A veces, las moléculas que forman la vida exhiben un comportamiento extraño. Por ejemplo, en organismos simples como la levadura, cuando el material genético se daña, las hebras de ADN afectadas aumentan su movimiento, agitándose dentro de la célula como una vela desplegada.años, los científicos han visto más casos de un comportamiento tan curioso durante la reparación del ADN, uno de los procesos más fundamentales de la vida, pero se debatió si esto también sucedió en las células humanas. Hasta ahora.
Una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad Rockefeller muestra que el balanceo de las hebras es, de hecho, una parte dominante de la reparación del ADN en células de mamíferos. Titia de Lange, profesora Leon Hess y directora del Laboratorio de Biología Celular y Genética, dirigió el estudio, que se describió el 5 de noviembre en Celda .
"Este documento muestra que un aumento en la movilidad física de las cadenas de ADN es algo que ocurre dentro de las células de mamíferos cada vez que hay una ruptura en el ADN", dice de Lange, quien también es profesor de la Sociedad Estadounidense del Cáncer y director de AndersonCentro de Investigación del Cáncer en Rockefeller. "Estas interrupciones, y el consiguiente aumento de la movilidad del ADN, pueden ocurrir como resultado de problemas durante la replicación del ADN, la quimioterapia y otras causas".
Al aprender más sobre este intrigante mecanismo, los investigadores esperan encontrar nuevas formas de optimizar nuestro uso de los tratamientos contra el cáncer, algunos de los cuales actúan manipulando el proceso de reparación del ADN en las células malignas.
Durante muchos años, los biólogos debatieron acaloradamente cuán común era que el ADN se volviera más móvil después del daño. En 2008, de Lange y su equipo detectaron el proceso en los telómeros, las tapas en los extremos de los cromosomas, filmando el ADN antes y despuésse produjo un daño. Este fue un hallazgo clave, ya que los telómeros cumplen funciones importantes en la división celular y la protección de los cromosomas de los mamíferos.
Desde ese estudio, De Lange y su compañera posdoctoral Francisca Lottersberger en su laboratorio han identificado las estructuras celulares involucradas en el aumento de la movilidad del ADN después del daño. Una de esas estructuras está incrustada en la envoltura nuclear, la barrera que rodea los cromosomas. Sorprendentemente, la segundaLa estructura que aumenta la movilidad en el ADN dañado microtúbulos reside fuera del núcleo, en el citoplasma. Los microtúbulos son barras altamente dinámicas que pueden mover cosas dentro de la célula, pero también pueden pinchar el núcleo. De alguna manera, los microtúbulos interactúan con el núcleosobre para enviar una señal para aumentar la movilidad del ADN dañado.
Con estos descubrimientos, de Lange y su equipo tuvieron las herramientas para determinar la capacidad de penetración de la movilidad del ADN en el genoma de los mamíferos, eliminando las estructuras de las que dependía. Cuando el equipo eliminó la proteína de la envoltura, las roturas bicatenarias en el ADN en todo momentoel genoma se volvió menos móvil. Lo mismo ocurrió cuando los investigadores agregaron medicamentos que inhiben los microtúbulos.
El siguiente paso, dice De Lange, es tratar de descubrir por qué la movilidad del ADN aumenta después del daño. Una posibilidad, propone, es que el proceso sirva como un "mecanismo a prueba de fallas" cuando los procesos normales de reparación no funcionan: Cuanto más se mueven las hebras rotas, mayores son las posibilidades de que se encuentren de nuevo y reparen la ruptura.
Pero este proceso es peligroso cuando ocurren muchas roturas de ADN a la vez, como después de la exposición a la quimioterapia. En esta situación, el movimiento de los extremos rotos puede hacer que se unan piezas de diferentes cromosomas, formando monstruos cromosomas que matan la célula.Este principio subyace al tratamiento de ciertas formas de cáncer de seno y de ovario con nuevos medicamentos llamados inhibidores de PARP, que causan muchas roturas de ADN a la vez.
Pero ahora que De Lange ha demostrado que se necesitan microtúbulos para este proceso, señala un problema potencial si los médicos combinan los inhibidores de PARP con otro tipo de quimioterapia que a menudo se prescribe en estos cánceres, Taxol paclitaxel, que mata las célulasal interrumpir la función de los microtúbulos. Sin los microtúbulos, los extremos dañados del ADN son menos móviles y menos propensos a formar cromosomas monstruosos. Por lo tanto, el efecto de un medicamento puede contrarrestar al otro.
"Aunque estamos investigando un problema muy básico en biología, cómo las células reparan el daño del ADN, nuestros descubrimientos tienen ramificaciones potenciales en la clínica", dice de Lange.
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Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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