Investigadores identifican un nuevo mecanismo de reparación celular del ADN

Un equipo internacional de investigadores ha descubierto una nueva forma de autorregeneración del ADN, proceso que no sólo protege el genoma sino que previene el desarrollo de cáncer. Los resultados, publicados en la revista Nature, muestran la manera en que elementos pertenecientes a mecanismos ya conocidos se combinan con un segundo método no relacionado con el primero cuya contribución a la reparación del ADN era hasta ahora desconocida.

Dichos descubrimientos son el resultado del proyecto financiado con fondos comunitarios CHEMORES ("Mecanismos moleculares subyacentes a la resistencia a la quimioterapia, el escape terapéutico, eficacia y toxicidad"), cuyo objetivo consiste en mejorar el tratamiento contra el cáncer mediante la ampliación de conocimientos sobre los mecanismos de resistencia a la quimioterapia. Financiado con 8,71 millones de euros, CHEMORES pertenece al área temática "Ciencias de la vida, genómica y biotecnología aplicadas a la salud" del Sexto Programa Marco (6PM).

Según los autores, ciertas proteínas semejantes a las alquiltransferasas (ATL) son las que controlan este recién descubierto mecanismo de reparación del ADN. La estructura y función de las ATL no han podido ser aclaradas, y los investigadores sólo las habían identificado anteriormente en levaduras y bacterias. No obstante, las ATL también existen en anémonas marinas, un organismo multicelular, indicaron los investigadores. Por lo tanto, puede que esta proteína u otras de su familia en términos de actividad reparadora existan en otras especies como los humanos, añadieron.

"Hemos encontrado una relación entre los procesos de reparación del ADN conocidos que no se sabía que existía", explicó el profesor John Tainer, del Instituto Skaggs de Bioquímica perteneciente al Instituto Científico Scripps (Estados Unidos), coordinador del estudio. "Este descubrimiento da lugar a un nuevo paradigma y nos ofrece un punto importante que analizar al investigar cánceres resistentes a la quimioterapia."

Las fuentes externas como la luz ultravioleta (UV) y la radiación dañan el ADN celular, tal y como lo hacen las actividades continuadas que se producen en el interior de las células. Los investigadores afirmaron que la mayoría de los daños afectan a las bases del ADN adenina, citosina, guanina y timina que se emparejan en el interior de la doble hélice del ADN (adenina con timina y citosina con guanina).

Según los investigadores, se pueden emplear varios métodos para modificar mediante sustancias químicas estas bases. La alquilación es una de ellas y consiste en la transferencia de un grupo alquilo (o aducto) a una de las guaninas. Una vez realizado este proceso, se elimina un puente de hidrógeno que une a la citosina y a la guanina, lo que incrementa la probabilidad de inserción de una timina en la guanina durante la replicación del ADN.

Un gen mutado surge cuando se replica ADN con este error de "transición", lo que a su vez altera la información y puede producir resultados indeseados como cáncer o muerte celular. Un buen ejemplo de ello es el humo de tabaco que se adhiere a la guanina. Ese momento es cuando se produce la activación del mecanismo de reparación del ADN.

El mecanismo de reparación del ADN que elimina "lesiones" tóxicas se denomina "reparación de bases" y emplea la proteína 06-alquilguanina-ADN-alquiltransferasa (ATasa) para eliminar el grupo alquilo antes de la replicación del ADN, según se indica en el estudio. Lo que ocurre, según los investigadores, es que la proteína introduce un "dedo químico" en el ADN que expulsa la guanina dañada de la estructura de doble hélice del ADN para que su aducto se haga visible y pueda ser transferido desde la guanina a una parte de su estructura proteínica. La guanina queda reparada y se reúne con la citosina mediante tres puentes de hidrógeno.

Los investigadores señalaron que, aunque se cree que la ATasa funciona en solitario, la reparación por escisión de nucleótido (NER) emplea varias proteínas en su ruta. Esta reparación ocurre cuando los aductos adheridos a las bases modifican la forma de la hélice de ADN. En ese momento entra en juego una serie de proteínas que eliminan y reparan las bases y el aducto. La ADN polimerasa, una enzima que cataliza la formación de ADN nuevo a partir de una cadena de ADN preexistente, se activa, cubre el hueco y añade la base correcta.

"El cambio de plano de una base por medio de [un] ATL es como un interruptor que activa la ruta NER, la cual elimina el aducto de alquilo de la guanina", afirmó la autora principal, Julie Tobbs, del Instituto de Investigación Scripps. "Por lo tanto, entendemos que un ATL estaría actuando como un puente que conecta dos rutas de reparación de ADN "base y NER"", añadió. "Es un mecanismo sorprendentemente genérico para canalizar daños específicos a las bases en la ruta NER general."

En el estudio también participaron investigadores de la Universidad de Manchester y de la Universidad de Newcastle-upon-Tyne (Reino Unido).

Para más información: Nature y CHEMORES. Fuente: Cordis