Intercalación (bioquímica)

Para a intercalación en química inorgánica ver Intercalación (química). En bioquímica, a intercalación é a inclusión de moléculas entre as bases planares do ADN. O proceso da intercalación utilízase como método para analizar o ADN e é a base para explicar certos tipos de envelenamento. Existen moléculas, chamadas ligandos, que poden interaccionar co ADN. Os ligandos poden interaccionar co ADN formando enlaces covalentes, mediante unións electrostáticas, ou por intercalamento. A intercalación ocorre cando ligandos dun tamaño e natureza química apropiados encaixan entre pares de bases do ADN. Estes ligandos son maiormente policíclicos, aromáticos e planares, polo que adoitan ser bos axentes para a tinguidura de ácidos nucleicos. Algúns intercaladores de ADN estudados intensivamente son o bromuro de etidio, a proflavina, daunomicina, doxorrubicina, e talidomida. Os intercaladores de ADN utilízanse en quimioterapia para inhibir a replicación do ADN en células canceríxenas que crecen rapidamente. Algúns exemplos son a doxorrubicina (adriamicina) e a daunorrubicina (ambos os dous usados no tratamento do linfoma de Hodgkin), e a dactinomicina (usada no tumor de Wilm, no sarcoma de Ewing, e no rabdomiosarcoma).
Para que un intercalador encaixe entre pares de bases, o ADN debe abrir dinamicamente un espazo entre os seus pares de bases por desenrolamento. O grao de desenrolamento varía dependendo do intercalador, por exemplo, o catión etidio (a forma iónica do bromuro de etidio que se encontra en solución acuosa) desenrola o ADN aproximadamente 26°, mentres que a proflavina o fai en aproximadamente 17°. Este desenrolamento fai que os pares de bases se separen, ou "xurdan" cara a fóra, creando unha abertura de aproximadamente 0, 34 nm. Este desenrolamento induce cambios estruturais locais na cadea de ADN, tales como o elongamento da cadea de ADN, ou a torsión dos pares de bases. Estas modificacións estruturais poden producir cambios funcionais, frecuentemente a inhibición da transcrición e a replicación e procesos de reparación do ADN, o que fai que os intercaladores sexan potentes mutáxenos. Por esta razón, os intercaladores do ADN adoitan ser carcinóxenos, tales como o exo 8, 9-epóxido (pero non o endo) da aflatoxina B1, acridinas como a proflavina ou a quinacrina, ou o bromuro de etidio.
A intercalación como mecanismo de interacción entre sistemas aromáticos policíclicos, planos, catiónicos do tamaño correcto foi proposta por primeira vez por Leonard Lerman en 1961. Un mecanismo proposto de intercalación é o seguinte: en solución acuosa isotónica, o intercalador catiónico é atraído electrostaticamente ao ADN polianiónico. O ligando despraza un catión sodio e/ou magnesio que sempre rodea ao ADN (para equilibrar a súa carga) e forma un feble enlace electrostático coa superficie exterior do ADN. A partir desta posición, o ligando pode entón moverse no medio hidrofóbico que se encontra entre os pares de bases e lonxe do ambiente exterior hidrofílico que rodea ao ADN, colocándose no sitio de intercalación. Os pares de bases forman transitoriamente aberturas debido á enerxía adquirida durante colisións con moléculas do solvente.