Un novedoso biosensor para detectar daños en el ADN en tiempo real

Las roturas de doble cadena (DSB) son un tipo de daño en el ADN en el que ambas cadenas de ADN se rompen en el mismo lugar. Pueden afectar negativamente el crecimiento y el funcionamiento de las células. Actualmente, los DSB se detectan mediante técnicas de inmunotinción, que identifican marcadores que acompañan al daño en el ADN, como la proteína γH2AX. Sin embargo, estos métodos son tediosos y no se pueden utilizar para detectar DSB en tiempo real en muestras vivas.

En un estudio de 2023, publicado en Investigación de biomateriales, los investigadores describen un biosensor de transferencia de energía por resonancia de fluorescencia (FRET) que puede detectar DSB en tiempo real y proporcionar información basada en el tiempo y la ubicación sobre yH2AX. «El biosensor que hemos diseñado podría ser útil en áreas como el tratamiento del cáncer y el descubrimiento de fármacos», dice el profesor asociado Tae-Jin Kim, de la Universidad Nacional de Pusan, Corea, quien dirigió el estudio.

Los sensores FRET constan de dos proteínas fluorescentes o tintes, un donante y un aceptor, que investigan las interacciones entre las moléculas biológicas. La transferencia de energía y, en consecuencia, la cantidad de luz emitida (la señal FRET) depende de la distancia y la orientación entre los dos tintes.

Los investigadores unieron los tintes fluorescentes con proteínas que están involucradas en la respuesta celular al daño del ADN, a saber, el sustrato H2AX y el dominio BRCT1. El sustrato H2AX es un objetivo para que la proteína H2AX se una y se fosforile (formando γH2AX).

Por otro lado, el dominio BRCT1 actúa como sitio de acumulación de proteínas reparadoras, entre ellas γH2AX. Por lo tanto, cuando ocurre un DSB, γH2AX es atraído por el dominio BRCT1, lo que lleva a un cambio conformacional en las proteínas fluorescentes, provocando así un cambio en la señal FRET.

Luego, los investigadores confirmaron la validez del sensor mediante la introducción de plásmidos (ADN que, aquí, contienen instrucciones para hacer el sensor FRET dentro de las células) que codifican el sensor FRET en células de riñón embrionario humano (HEK293T). En comparación con las técnicas convencionales de inmunotinción, este biosensor era más sensible para reaccionar ante la presencia de γH2AX, lo que lo hacía más efectivo para detectar DSB inducidos por fármacos y radiación.

«Además, dado que los cambios en la señal FRET brindan indicaciones útiles sobre el alcance del daño en el ADN, el sensor también se puede usar para examinar el daño y los mecanismos de reparación del ADN, optimizar los tratamientos contra el cáncer, descubrir y evaluar los medicamentos reparadores del ADN e identificar los factores que dañan el ADN. en el medio ambiente», concluye el profesor asociado Kim.