Un equipo de investigadores de la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad Estatal de Michigan ha hecho un descubrimiento que puede tener implicaciones para las estrategias de edición de genes terapéuticos, el diagnóstico y las terapias del cáncer y otros avances en biotecnología.
Kathy Meek, profesora de la Facultad de Medicina Veterinaria y colaboradores de la Universidad de Cambridge y los Institutos Nacionales de Salud han descubierto un aspecto previamente desconocido de cómo se reparan las roturas de doble cadena del ADN.
Una gran proteína quinasa llamada DNA-PK inicia el proceso de reparación del ADN; en su nuevo informe, se caracterizan dos complejos proteicos ADN-PK distintos, cada uno de los cuales tiene un papel específico en la reparación del ADN que el otro no puede asumir.
«Todavía me da escalofríos», dice Meek. «No creo que nadie hubiera predicho esto».
Los hallazgos de Meek se publican en célula molecular,una revista de alto impacto que cubre procesos celulares centrales como la reparación del ADN.
Cómo se reparan las roturas de doble cadena del ADN
El ADN, el plano de la vida, tiene forma de hélice; sin embargo, el ADN es sorprendentemente fácil de dañar. La luz ultravioleta, por ejemplo, y muchas terapias contra el cáncer, incluidas las radiaciones ionizantes y otros medicamentos específicos, pueden dañar el ADN. A veces, solo se rompe uno de los dos hilos. Debido a que el ADN aún se mantiene unido por la segunda hebra, las células pueden reparar el ADN con bastante facilidad: las células simplemente copian la información de la segunda hebra.
Es más difícil para las células reparar el daño del ADN cuando se rompen ambas hebras. La información en forma de nucleótidos se puede perder y debe volver a agregarse antes de que se vuelvan a unir los extremos del ADN. Si una célula tiene múltiples roturas de doble cadena de ADN, los extremos del ADN pueden unirse con el compañero equivocado. Este tipo de error a menudo se asocia con muchos tipos de cáncer.
Las roturas de doble cadena también pueden ser más difíciles de reparar si los agentes que dañan el ADN provocan modificaciones químicas en los extremos del ADN. Los extremos dañados del ADN a menudo se denominan extremos «sucios».
DNA-PK puede ayudar a reparar roturas de doble cadena de ADN de una de dos maneras. Para rupturas con información faltante, puede apuntar a enzimas que pueden completar los nucleótidos faltantes, algo así como una aguja e hilo que unen el ADN nuevamente. Para los extremos «sucios», DNA-PK recluta enzimas que pueden cortar el ADN dañado para que los extremos puedan volver a unirse.
Esto ya se sabía, pero una pregunta clave permaneció sin respuesta en la literatura científica, hasta ahora: ¿cómo sabe DNA-PK si debe completar o cortar los extremos en una ruptura de doble cadena?
Descubrimiento de dos complejos DNA-PK: Rellenar y cortar
El equipo de Meek y sus colaboradores publicaron previamente estudios estructurales que revelaron dos complejos de ADN-PK diferentes, llamados dímeros. Si bien muchos genetistas moleculares ya sospechaban que la DNA-PK ayuda a mantener unidos los extremos del ADN durante el proceso de unión, muchos se preguntaban por qué habría dos dímeros en lugar de uno solo.
En su nuevo estudio, Meek y sus colaboradores descubrieron que los dos dímeros de ADN-PK distintos tienen funciones diferentes; un complejo recluta enzimas que completan la información perdida, mientras que el otro activa enzimas de corte que eliminan los extremos «sucios». El equipo también descubrió que la eficacia de la reparación depende del equilibrio entre los dos dímeros.
