Observando en tiempo real la reparación de una molécula de ADN

El ADN está constantemente dañado por agentes ambientales tales como radiación ultravioleta o ciertas moléculas en el humo del cigarrillo. Sin parar, las células implementan mecanismos para reparar el ADN increíblemente eficaces. Un equipo del CNRS logró realizar un seguimiento en directo, por primera vez, de las etapas iniciales de uno de estos sistemas, la reparación del ADN, todavía desconocido. Gracias a una nueva técnica aplicada a una sola molécula de ADN en un modelo bacteriano, los investigadores han descubierto cómo interactúan muchos actores para reparar el ADN con una alta fiabilidad. Este trabajo se centra en la comprensión del desarrollo del cáncer y la forma en que se hacen resistentes a la quimioterapia.

Los rayos ultra-violeta, humo de tabaco o benzopirenos en la carne cocida provocan alteraciones al nivel del ADN de nuestras células que pueden conducir a la aparición de cáncer. Estos agentes ambientales deterioran la estructura del ADN, causando un daño particular que se llama "voluminoso", tal como la formación de puentes químicos entre las bases del ADN. Para identificar y reparar este tipo de daño, la célula tiene varios sistemas, como TCR o transcripción de acoplamiento de reparación del sistema, un complejo mecanismo de acción sigue siendo desconocido. Las anormalidades en este mecanismo de TCR, que permite la monitorización continua del genoma, están en el origen de ciertas enfermedades hereditarias como xeroderma pigmentoso afecta a los "hijos de la luna", hipersensibilidad a los rayos ultravioletas del sol.

Por primera vez, un equipo del CNRS logró observar las etapas iniciales del mecanismo de reparación TCR en un modelo bacteriano. Para lograr esto, los investigadores utilizaron una nueva técnica de nanomanipulación de moléculas individuales que les permitía detectar y controlar en tiempo real las interacciones entre las moléculas que participan en una sola molécula de ADN dañada. Se han dilucidado las interacciones entre los diferentes actores en las primeras etapas de este proceso TCR. Una primera proteína, la RNA polimerasa, el ADN normalmente se ejecuta sin problemas, pero se bloquea cuando se encuentra con un daño voluminoso, como un tren se detiene en las vías por un desprendimiento de rocas. Una segunda proteína, MFD, se une a la RNA polimerasa bloqueada y dañada, llevando a otras a reparar proteínas necesarias para reparar el daño. La medición de las velocidades de reacción reveló que la MFD es especialmente lenta respecto a la RNA polimerasa: la diferencia es aproximadamente de unos veinte segundos. Además, el MFD desplaza el ARN polimerasa bloqueándola pero luego se queda asociada con el ADN durante mucho tiempo, aproximadamente cinco minutos, lo que le permite coordinar la llegada de otras proteínas de reparación al sitio dañado.

Si los investigadores explican cómo este sistema consigue una fiabilidad casi el 100%, una mejor comprensión del proceso de reparación será también esencial para saber cómo aparecen y cómo los cánceres se hacen resistentes a la quimioterapia.

Via CNRS