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Crédito: CC0 Dominio público
Investigadores de la Universidad de Toronto han descubierto un mecanismo de reparación del ADN que avanza en la comprensión de cómo las células humanas se mantienen sanas y podría conducir a nuevos tratamientos para el cáncer y el envejecimiento prematuro.
El estudio, Publicado en el diario Biología estructural y molecular de la naturaleza.también aclara el mecanismo de acción de algunos fármacos de quimioterapia existentes.
«Creemos que esta investigación resuelve el misterio de cómo se rompe el ADN de doble cadena y se conecta la envoltura nuclear para su reparación en las células humanas», dijo el profesor Karim Mekhail, coinvestigador principal del estudio y profesor de medicina de laboratorio y patobiología en la Facultad de Temerty de la U.T. de Medicina.
«Esto también hace que muchos hallazgos publicados anteriormente en otros organismos sean aplicables en el contexto de la reparación del ADN humano, lo que debería ayudar a que la ciencia avance aún más rápido».
Las roturas de la doble cadena del ADN surgen cuando las células se exponen a radiación y productos químicos, y a través de procesos internos como la replicación del ADN. Son uno de los tipos más graves de daño al ADN porque pueden retardar o acelerar el crecimiento celular, promoviendo el envejecimiento y el cáncer.
El nuevo descubrimiento, realizado en células humanas y en colaboración con el profesor Razqallah Hakem, investigador de la University Health Network y profesor de Temerty Medicine, amplía investigaciones anteriores sobre el daño del ADN en levaduras realizadas por Mekhail y otros científicos.
En 2015, Mekhail y colaboradores presentado cómo las proteínas motoras en lo profundo del núcleo de las células de levadura transportan roturas de doble hebra a complejos proteicos «similares a los de un hospital de ADN» incrustados en la envoltura nuclear en el borde del núcleo.
Otros estudios han descubierto mecanismos relacionados durante la reparación del ADN en moscas y otros organismos. Sin embargo, los científicos que exploran mecanismos similares en células humanas y de otros mamíferos han informado de poca o ninguna movilidad del ADN en la mayoría de las roturas.
«Sabíamos que las proteínas de la envoltura nuclear eran importantes para la reparación del ADN en la mayoría de estos organismos, por lo que nos preguntamos cómo explicar la movilidad limitada del ADN dañado en las células de los mamíferos», dice Mekhail.
La respuesta es sorprendente y elegante.
Cuando el ADN dentro del núcleo de una célula humana se daña, se forma una red específica de filamentos de microtúbulos en el citoplasma alrededor del núcleo y empuja contra la envoltura nuclear. Esto provoca la formación de pequeños tubos, o túbulos, que llegan al núcleo y captan la mayoría de las roturas de la doble hebra.
«Es como si tus dedos empujaran un globo», dice Mekhail. «Cuando aprietas un globo, tus dedos forman túneles en su estructura, que fuerzan algunas partes del exterior del globo hacia sí mismas».
Otras investigaciones realizadas por los autores del estudio detallaron varios aspectos de este proceso. Las enzimas llamadas quinasas de respuesta al daño del ADN y tubulina acetiltransferasa son los principales reguladores del proceso y promueven la formación de túbulos.
Las enzimas depositan una marca química en una parte específica de los filamentos de los microtúbulos, lo que hace que recluten pequeñas proteínas motoras y empujen la envoltura nuclear. En consecuencia, los complejos proteicos que promueven la reparación empujan la envoltura profundamente hacia el núcleo, creando puentes para las roturas del ADN.
Mas informaciones:
Los túbulos de la envoltura nuclear que capturan las roturas de la doble hebra del ADN impulsan la reparación del ADN. Biología estructural y molecular de la naturaleza. (2024). DOI: 10.1038/s41594-024-01286-7
Información del diario:
Biología estructural y molecular de la naturaleza.
