Si la radiación ultravioleta del sol daña el ADN humano para causar problemas de salud, ¿la radiación UV también daña el ADN de la planta? La respuesta es sí, pero debido a que las plantas no pueden salir del sol o cubrirse con bloqueador solar, tienen un súperkit de reparación de ADN robusto. Hoy, el laboratorio de la Facultad de Medicina de la UNC del Premio Nobel de 2015 Aziz Sancar, MD, PhD, ha publicado un exquisito estudio de este poderoso sistema de reparación de ADN en plantas, que se parece mucho a un sistema de reparación encontrado en humanos y otros animales.
El estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , es el primer mapa de reparación de un organismo multicelular completo. Reveló que el sistema de "reparación por escisión de nucleótidos" funciona mucho más eficientemente en los genes activos de las plantas en comparación con los humanos. Y esta eficiencia depende del ciclo día / noche.
"Estos hallazgos avanzan nuestra comprensión de los mecanismos de reparación del ADN comunes entre todos los organismos y también pueden tener aplicaciones prácticas", dijo el autor co-corresponsal Ogun Adebali, PhD, investigador postdoctoral en el laboratorio de Sancar.
El primer autor, Onur Oztas, PhD, investigador postdoctoral en el laboratorio de Sancar, dijo que "el daño del ADN que se acumula en una planta perjudicará su crecimiento y desarrollo, por lo que impulsar el sistema de reparación por escisión podría ser una buena estrategia para mejorar el rendimiento de los cultivos".
Sancar, el profesor de bioquímica y biofísica Sarah Graham Kenan, recibió el Premio Nobel de Química 2015 por sus estudios de reparación por escisión, que ahora se considera ampliamente como el principal mecanismo de reparación del ADN, incluida la reparación del daño de los rayos UV,en organismos vivos. La mayoría de los estudios previos de este sistema de reparación se han realizado en células de mamíferos y bacterias; se sabe mucho menos sobre cómo funciona el sistema en las plantas. Sin embargo, las plantas deben tener sistemas eficientes para la reparación del ADN, ya que no pueden evitar fácilmente la luz solar yPor supuesto que lo necesitan para su crecimiento.
Para el estudio, Oztas y sus colegas utilizaron una técnica de mapeo de reparación por escisión que desarrollaron recientemente, conocida como XR-seq. La técnica les permite detectar y secuenciar las cortas longitudes de ADN dañado que se cortan de los cromosomas durante el proceso de reparación por escisiónLas secuencias de estos fragmentos de ADN pueden coincidir con los tramos de ADN correspondientes en un genoma de referencia, para mapear con precisión los puntos donde se está reparando el daño del ADN.
Los investigadores de UNC realizaron exploraciones XR-seq en células de plantas expuestas a los rayos UV: Arabidopsis thaliana, la "rata de laboratorio" de la investigación de plantas también conocida como berro de thale o berro de oreja de ratón. Los mapas de reparación resultantes revelaron que la reparación por escisión enArabidopsis funciona más rápido en genes que están activos. Los genes cuando están activos se transcriben en hebras de ARN que luego pueden traducirse en proteínas, la maquinaria principal de las células. Estudios previos del laboratorio de Sancar demostraron que la reparación por escisión funciona de manera más eficiente para genes transcritos activamente enanimales y bacterias. Se cree que el fenómeno, llamado reparación acoplada a la transcripción, ha evolucionado como una forma de dirigir la reparación del ADN donde más se necesita.
"Aquí encontramos que el salto en la eficiencia para la reparación acoplada a la transcripción es aún más pronunciada en las plantas que en los animales o las bacterias", dijo Oztas.
El laboratorio de Sancar realizó XR-seq en Arabidopsis expuesta a los rayos UV durante períodos de 24 horas para descubrir que la eficiencia de la reparación acoplada a la transcripción también varía de acuerdo con el ciclo día / noche "circadiano" del 10 al 30 por ciento de los genes de Arabidopsis.refleja las variaciones diarias normales de la actividad de transcripción en estos genes.
"Los resultados muestran que la reparación por escisión en las plantas está regulada de la misma manera que en otros organismos, para maximizar la eficiencia", dijo Oztas.
El laboratorio de Sancar planea hacer un seguimiento con estudios destinados a resolver dos misterios persistentes sobre la reparación por escisión en las plantas. Una es que la eliminación del sistema de reparación por escisión conduce a un aumento en las mutaciones del genoma de la planta incluso cuando la planta se mantiene en la oscuridad,lejos de los rayos UV u otras formas de luz.
"Esto implica que la reparación por escisión es necesaria para reparar el daño del ADN de otros factores desconocidos además de los UV", dijo Oztas. "Nos gustaría identificar y caracterizar esos factores desconocidos y descubrir cómo la reparación por escisión repara los tipos de daño queporque."
El sistema de reparación de la escisión de la planta también involucra un conjunto de proteínas de reparación ligeramente diferente al que se encuentra en otros organismos. Los científicos de UNC esperan determinar por qué es así y precisamente cómo el conjunto distintivo de las proteínas de reparación de la escisión de las plantas trabajan juntas para mantener los genomas de las plantas enbuena reparación
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Cuidado de la salud de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :