Un nuevo estudio revela la secuencia completa del mecanismo de reparación del ADN

Todo organismo vivo tiene ADN, y todo organismo vivo participa en la replicación del ADN, el proceso mediante el cual el ADN hace una copia exacta de sí mismo durante la división celular. Si bien es un proceso probado y verdadero, pueden surgir problemas. La replicación inducida por rotura (BIR) es una forma de resolver esos problemas.
En los seres humanos, se emplea principalmente para reparar roturas en el ADN que no se pueden reparar de otra manera. Sin embargo, el propio BIR, a través de sus reparaciones del ADN y la forma en que realiza esas reparaciones, puede introducir o provocar reordenamientos genómicos y mutaciones que contribuyan al desarrollo del cáncer. "Es una especie de arma de doble filo", dice Anna Malkova, profesora del Departamento de Biología de la Universidad de Iowa, que ha estudiado BIR desde 1995.
"La capacidad básica de reparación es algo bueno, y algunos Las roturas del ADN no se pueden reparar con otros métodos. Por lo tanto, la idea es muy buena. Pero los resultados pueden ser malos.
" Un nuevo estudio dirigido por Malkova, publicado el 20 de enero en la revista Nature, busca desentrañar el arreglo de alto riesgo-recompensa de BIR al describir por primera vez la secuencia de principio a fin en BIR. Los biólogos desarrollaron una nueva técnica que les permitió estudiar en un modelo de levadura cómo funciona BIR a lo largo de su ciclo de reparación.
Hasta ahora, los científicos solo habían podido estudiar las operaciones de BIR en las etapas inicial y final. Luego, los investigadores introdujeron obstrucciones con la replicación del ADN, como la transcripción, el proceso de copiar el ADN para producir proteínas, que se cree que son ayudadas por BIR. Nuestro estudio muestra que cuando BIR viene al rescate en estas colisiones, su llegada tiene un precio muy alto.
Cuando BIR se encuentra con la transcripción, puede introducir aún más inestabilidad, lo que puede conducir a mutaciones aún mayores. Como resultado, creemos que las inestabilidades que se encontraron principalmente en las colisiones entre la transcripción y la replicación que se ha sugerido que conducen al cáncer podrían ser causadas por BIR que vino al rescate. Viene, rescata, pero es cuestionable qué tan útil es realmente.
" Anna Malkova, autora para correspondencia del estudio Los científicos han sabido cómo funciona BIR en algunas etapas. Por ejemplo, saben que el aparato de reparación de ADN forma una especie de burbuja alrededor del ADN dañado, luego avanza, descomprime el ADN, copia segmentos intactos y finalmente transfiere esos segmentos copiados a una nueva cadena de ADN. Pero lo que permaneció esquivo fue seguir BIR a lo largo de todo su ciclo de reparación.
Usando una técnica que involucraba Droplet Digital PCR y un nuevo método de purificación de ADN desarrollado por el estudiante graduado de biología Liping Liu, los investigadores pudieron observar BIR de principio a fin. "Si imagina esto como un tren, Liping instaló un montón de estaciones y observó cómo avanzaba el tren en cada estación, rastreando el aumento de ADN en cada estación, cuánto aumento está ocurriendo en cada estación y, por lo tanto, en conjunto , cómo se desarrolla todo el proceso ", explica Malkova. Luego, el equipo introdujo intencionalmente obstrucciones en algunas estaciones (transcripción y otra obstrucción llamada secuencias de telómeros internos) para observar cómo respondía BIR a los obstáculos.
Un hallazgo: cuando la transcripción se introduce cerca del comienzo del proceso BIR, las reparaciones no comienzan, como si estuvieran siendo reprimidos. Además, los investigadores encontraron que la orientación de la transcripción con respecto a BIR puede afectar el ciclo de reparación y puede ser un factor importante que afecta la inestabilidad que puede promover el cáncer en humanos. "Los científicos ya saben que hay mucha inestabilidad en lugares donde la alta transcripción se encuentra con la replicación normal", dice Malkova.
"Lo que no sabíamos hasta ahora es de dónde viene y por qué está sucediendo". El primer autor del estudio, "El seguimiento de la replicación inducida por roturas muestra que se atasca en los obstáculos", es Liu, quien es una estudiante de sexto año en el laboratorio de Malkova. Los coautores de Iowa incluyen a Beth Osia, Jerzy Twarowski, Juraj Kramara, Rosemary Lee, Hanzeng Li y Rajula Elango (ahora en el Centro Médico Beth Israel Deaconess y en la Facultad de Medicina de Harvard).
Coautores del Baylor College of Medicine incluyen a Zhenxin Yan, Luyang Sun, Sandeep Kumar, Weiwei Dang y Grzegorz Ira ..