La PNPasa está implicada en la reparación de ADN en bacterias - DiarioMedico.com

Paula Cárdenas y Juan Alonso Paula Cárdenas y Juan Alonso, en uno de los laboratorios del Centro Nacional de Biotecnología. (Lenda)

Diariomedico.com
ESPAÑA
HASTA AHORA SÓLO SE SABÍA QUE DEGRADABA
La PNPasa está implicada en la reparación de ADN en bacterias
La enzima polinucleótido fosforilasa (PNPasa) no sólo sintetiza ARN en bacterias, actividad que descubrió Severo Ochoa en los años 50. Un equipo del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) ha descubierto que también se relaciona con la reparación del ADN.

José A. Plaza - Viernes, 23 de Abril de 2010 - Actualizado a las 00:00h.

llave conceptual:
1. Enfocar el estudio de la PNPasa hacia su relación con el ADN podría dar más información sobre el envejecimiento debido a mutaciones en la enzima


En 1954, mientras trabajaba sobre la fosforilación oxidativa, Severo Ochoa descubrió una enzima, la polinucleótido fosforilasa (PNPasa), capaz de sintetizar in vitro ARN. Más de cincuenta años después, un equipo del Centro Nacional de Biotecnología puede dar un vuelco a lo que supuso su hallazgo, ya que sugieren que esta enzima también es capaz de polimerizar y degradar el ADN.

El equipo de Juan Alonso, jefe del Grupo de Estabilidad Genética en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB), revela de esta forma la existencia de una enzima de reparación de ADN en bacterias cuya existencia se desconocía hasta ahora.

Según ha explicado a Diario Médico Paula Cárdenas, del grupo de Alonso y una de las principales autoras de la investigación, la PNPasa podría estar relacionada con otras vías metabólicas además de con el funcionamiento del microARN. Esta enzima puede degradar el ADN de única hebra dependiendo de cofactores nucleótidos y del fosfato inorgánico, aunque para su correcto funcionamiento necesita de un extremo 3' libre en la cadena genética.

El origen, en la RecN
La relación del grupo de Alonso con la PNPasa comenzó cuando trabajaban con la proteína RecN, ligada a los estadios iniciales de la recombinación homóloga. Cárdenas explica estos inicios: "Observamos en ella una actividad nucleasa que no se correspondía con la estructura de la familia a la que pertenece". Gracias a técnicas de electroforesis bidimensional se comprobó que RecN copurifica con la PNPasa, y que su actividad desaparece cuando esta enzima se ve alterada: "Esta actividad depende del manganeso y de los niveles de fosfato inorgánico de la célula: con altos niveles se inhibe el proceso".

Alonso insiste en la necesidad de un extremo 3' libre para que la PNPasa pueda iniciar el proceso de degradación: "Desarrollamos mutantes de la PNPasa con genes ligados a la recombinación homóloga, y vimos que la enzima alterada es más sensible que la wild type cuando se trata con peróxido, pero menos cuando se trata con otro agente que daña el ADN, la mitomicina C". Así llegaron a la conclusión de que PNPasa "debía estar implicada en los estadios iniciales de la recombinación homóloga y en la reparación de cortes en ambas hebras de ADN".

'Bacillus' y 'E. coli'
Los investigadores han trabajado con Bacillus, por lo que quisieron asegurarse de si este hallazgo era específico: "Comprobamos que con E. coli, cuya distancia evolutiva con Bacillus es mucho mayor que la existente entre plantas y animales, sucedía lo mismo: en dos bacterias diametralmente opuestas vimos que la PNPasa polimerizaba en ADN". Las mutaciones genéticas adquieren especial importancia en bacterias. En humanos sólo el 5 por ciento del genoma es relevante, por lo que se pueden permitir muchas alteraciones en el ADN basura: "Pero en bacterias el genoma está muy comprimido y no se pueden permitir ciertos cambios genéticos". Por esta razón es tan importante la función de la PNPasa en Bacillus. En este sentido, también se ha determinado que la PNPasa actúa por medio de la recombinación homóloga si se une con RecN, y a través del otro tipo posible de reparación genética, la no homóloga, si lo hace con la enzima Q.

¿Un interruptor genético?
Alonso aventura nuevos hallazgos: "Estamos descubriendo una barrera de control desconocida en bacterias. Esperamos demostrar que potenciar un proceso, o inhibir otro, está regulado por la PNPasa".También recuerda que esta enzima está presente en organismos superiores. Se la ha relacionado con el envejecimiento, pero este vínculo "sólo se ha estudiado a través del ARN: se pensaba que la PNPasa debía degradar ARN de algún gen esencial, pero ahora postulamos que es algo mucho más simple y directo".

Cree que se debería comprobar "si estos procesos se explican mejor asumiendo que la diana de estudio con la PNPasa es el ADN y no el ARN". Quizá así podrían explicarse muchos de los datos que relacionan el envejecimiento y las mutaciones en la PNPasa.

SEVERO OCHOA ESTARÍA ENCANTADO
Los hallazgos de Severo Ochoa en torno a la PNPasa, por los que recibió el Nobel de Medicina en 1959, eran una semilla para alcanzar la conclusión del equipo de Alonso, que no se explica cómo nadie había dado con esta idea: "El trabajo de Ochoa fue tan complejo y convincente que a nadie se le ocurrió que lo que postulaba en ARN podía servir también en ADN. Cuando comenzamos a verlo nos dijimos si estábamos descubriendo la pólvora, porque nos parecía realmente increíble que esta información no hubiera salido ya a la luz". El origen de este campo de estudio es tan viejo como la vida misma. Cuando en tiempos del caldo primordial se produjeron las primeras polimerizaciones espontáneas, se generaron polímeros que dieron lugar a proteínas. Una de ellas pudo ser la PNPasa, que cuando fue necesario dar el salto hacia el ADN pudo generar la variabilidad necesaria para lograr una ventaja selectiva y permitir la evolución.