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» » » Descubierto el mecanismo clave de la reparación del ADN

Los científicos del Instituto Kavli de nanociencia de la Universidad Tecnológica de Delft, han descubierto un elemento clave en el mecanismo de reparación del ADN. Cuando se rompe el ADN de doble hélice, el extremo roto marcha en busca de una secuencia similar y la usa como plantilla para la reparación.

Usando una nueva e inteligente técnica de doble molécula, el grupo de Delft ha descubierto cómo la molécula de ADN es capaz de realizar este proceso de búsqueda y reconocimiento de forma tan eficiente. Esta semana, los investigadores han publicado sus resultados en Molecular Cell.

Un problema de grandes proporciones

A veces, la doble hélice del ADN se rompe, y ambas cadenas quedan accidentalmente separadas. Esto presenta un problema vital ya que las células no pueden hacer frente a nada con el ADN dañado.


La inestabilidad del ADN genómico es una causa conocida de cáncer. La buena noticia es que existe un intrincado sistema de reparación, tan impresionante como eficiente y a prueba de errores. ¿Cómo funciona esto?

En primer lugar, las proteínas forman una estructura filamentosa en el extremo del ADN roto. En segundo lugar, este filamento  examina el ADN recientemente copiado o el segundo ADN cromosomático (hay que recordar que tenemos dos copias de cada cromosoma), en busca de una secuencia de ADN que coincida con el del extremo roto.

Se trata de una tarea de enormes proporciones, ya que el genoma humano contiene tres mil millones de pares de bases, la búsqueda de los pocos cientos de pares de bases es como encontrar una aguja en un pajar.

"Sin embargo, este proceso de búsqueda se produce en cuestión de minutos y con gran eficacia. Cómo se consigue esto, ha sido un misterio durante décadas.

Los nuevos experimentos de nuestro grupo lo han resuelto al revelar un paso clave en el proceso, la etapa de reconocimiento molecular", explica el científico Iwijn de Vlaminck, que hizo los experimentos con el grupo del profesor Cees Dekker, en Delft.

Operación de búsqueda

"En las bacterias, la proteína llamada RecA es la responsable de realizar la operación de búsqueda. En la bacteria E. coli, un filamento de la proteína RecA formado en el ADN, busca y empareja una secuencia dentro de la segunda molécula de ADN con notable rapidez y fidelidad. Para ello, primero se unen las moléculas individuales de RecA hasta formar una estructura filamentosa sobre el ADN roto. El filamento entonces, coge las moléculas de ADN en sus proximidades, y compara su secuencia con la secuencia del ADN roto. Cuando se encuentra una secuencia, ambas moléculas se vinculan fuertemente entre sí permitiendo que se produzca la reparación", explica De Vlaminck (hace poco en la Universidad de Stanford).

"Durante el muestreo de homología, encontramos que el sitio de enlace de ADN secundario del filamento interactúa con una sola hebra del ADN entrante de doble cadena. El reconocimiento se obtiene tras la unión de ambas cadenas del ADN.

Los datos indican que la fidelidad de todo el proceso de búsqueda se rige por la distancia entre los sitios vinculados al ADN. Los experimentos de Delft aclaran qué es exactamente lo que sucede en la secuencia de comparación entre las dos moléculas, dejando claro por qué un secuencia “equivocada” conduce a la rápida disociación de las moléculas, mientras que una 'correcta' fortalece el enlace que conduce a la reparación. Estos son los dos elementos que conducen a una velocidad impresionante y una alta eficiencia del proceso de reparación del ADN.

Nuevo instrumento

El equipo de la Universidad Tecnológica de Delft ha desarrollado un instrumento nuevo y único, que hace posible manipular de forma independiente una molécula de ADN individual y un  filamento individual de RecA, a fin de medir la fuerza de las interacciones intermoleculares.

Este instrumento manipulación de doble molécula, combina pinzas magnéticas y un láser de captura para la manipulación molecular del ADN con un sistema de flujo laminar. La configuración también se les permite desenrollar un poco la hélice del ADN, y por tanto, abrir las regiones locales donde se desestabilizó el dúplex normal. Este efecto resultó ser crucial para el proceso de reconocimiento molecular. Así pues, el equipo fue capaz de probar directamente la fuerza interactiva de dos moléculas que participan en la búsqueda y el reconocimiento, y construir de un nuevo modelo para ello.


- Referencia: SOTT.net, 3 de mayo 2012
- Fuente: Universidad Tecnológica de Delft.
- Imagen: Después de romperse las moléculas de ADN, los extremos rotos buscan entre las moléculas una secuencia similar para repararse. © Delft University of Technology.

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Editor del blog Pedro Donaire

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