Detallan cómo se reparan las cadenas de ADN

18/09/2013 - E.P.

Para reparar un cromosoma roto se despliega una configuración única de la maquinaria de replicación del ADN como una estrategia desesperada para permitir que las células sobrevivan

Investigadores de la Universidad de Indiana, en Estados Unidos, han descubierto los detalles de cómo las células reparan rupturas en ambas hebras de su ADN, un tipo de daño potencialmente devastador en el ADN, según publica la edición digital de Nature.
Cuando los cromosomas experimentan roturas de doble cadena resultantes de la oxidación, la radiación ionizante, los errores de replicación y por determinados productos metabólicos en las células, utilizan sus cromosomas genéticamente similares para parchear los huecos a través de un mecanismo que implica ambos extremos de las moléculas rotas.
El trabajo es fruto de la colaboración de los estudiantes de postgrado que trabajan con Anna Malkova, profesora asociada de Biología en la 'Indiana University-Purdue University Indianapolis' (IUPUI), y Kirill Lobachev, profesor asociado de Biología en el Instituto de Tecnología de Georgia, ambos en Estados Unidos.
"Anteriormente, hemos demostrado que la tasa de mutaciones producidas por la replicación inducida por la ruptura es mil veces mayor en comparación con la forma normal en la que el ADN se hace de forma natural, pero nunca se entendió por qué", señaló Malkova.
Esta última investigación revela un modo de replicación que puede funcionar en las células que no se dividen, el estado de la mayoría de las células del organismo, convirtiendo a este tipo de replicación en una ruta potencial para la formación de cáncer.
Los dos laboratorios utilizan técnicas de análisis de última generación y equipos disponibles en varias instalaciones en todo el mundo, lo que permitió a los investigadores ver el interior de células de la levadura y congelar el proceso de reparación del ADN inducido por rotura en diferentes momentos.
Así, encontraron que este modo de reparación del ADN no se basa en la tradicional replicación de bifurcación, una región en forma de Y de una molécula de ADN replicante, sino que utiliza una estructura de burbuja para sintetizar largos tramos de ADN que faltan. Esta estructura de burbujas copia ADN de una manera no vista antes en las células eucariotas y conduce a una síntesis de ADN altamente conservadora que promueve el aumento de la mutagénesis.
La síntesis de ADN tradicional, realizado durante la síntesis en fase del ciclo celular, se lleva a cabo de una manera semiconservadora, como demostraron Matthew Meselson y Franklin Stahl en 1958, poco después del descubrimiento de la estructura del ADN. Encontraron que dos nuevas dobles hélices de ADN se producen a partir de una sola doble hélice del ADN, con cada nueva doble hélice que contiene una cadena original de ADN y una nueva cadena, en lo que se ha denominado "el más bello experimento de la biología".
"Desde el punto de vista de la célula, la idea es sobrevivir y esta es una manera para que puedan sobrevivir a un evento potencialmente letal. Pero, tiene un costo", dijo Lobachev. Durante la replicación inducida por ruptura, uno de los extremos rotos del ADN se empareja con una secuencia de ADN idéntica en su cromosoma pareja. La replicación que procede de un modo inusual de burbuja entonces copia cientos de kilobases de ADN a partir del ADN donante a través de los telómeros en los extremos de los cromosomas.
"La burbuja de replicación inducida por ruptura tiene una larga cola de ADN de cadena sencilla que promueve las mutaciones", destacó uno de los autores principales, Sreejith Ramakrishnan, de la Escuela de Ciencias de la IUPUI. "La cola de hebra sencilla podría ser responsable de la alta tasa de mutación, ya que puede acumular mutaciones al escapar de otros mecanismos de reparación que detectan y corrigen rápidamente errores en la síntesis de ADN", apostilló.