Una nueva investigación avanza en la comprensión de la reparación del ADN

Un investigador de la Facultad de Medicina de la Universidad Estatal de Florida ha hecho un descubrimiento que altera nuestra comprensión de cómo funciona el proceso de reparación del ADN del cuerpo y puede conducir a nuevos tratamientos de quimioterapia para el cáncer y otros trastornos.

El hecho de que el ADN pueda repararse después de haber sido dañado es uno de los grandes misterios de la ciencia médica, pero las vías involucradas en el proceso de reparación varían durante las diferentes etapas del ciclo de vida celular. En una de las vías de reparación conocida como reparación por escisión de base (BER), se elimina el material dañado y una combinación de proteínas y enzimas trabajan juntas para crear ADN para llenar y luego sellar los espacios.

Dirigidos por el eminente profesor Zucai Suo, los investigadores de FSU descubrieron que BER tiene un mecanismo incorporado para aumentar su eficacia: solo necesita ser capturado en un punto muy preciso del ciclo de vida celular.

El estudio aparece en la edición actual de procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

En BER, una enzima llamada polimerasa beta (PolyB) cumple dos funciones: crea ADN e inicia una reacción para limpiar la «basura química» sobrante. A lo largo de cinco años de estudio, el equipo de Suo aprendió que al capturar PolyB cuando se entrecruza naturalmente con el ADN, la enzima creará nuevo material genético a una velocidad 17 veces más rápida que cuando los dos no están entrecruzados. Esto sugiere que las dos funciones de PolyB están entrelazadas, no son independientes, durante BER.

La investigación mejora la comprensión de la estabilidad genómica celular, la eficacia de los fármacos y la resistencia asociada con la quimioterapia.

«Las células cancerosas se replican a gran velocidad y su ADN sufre mucho daño», dijo Suo. «Cuando un médico usa ciertos medicamentos para atacar el ADN de las células cancerosas, las células cancerosas deben hacer frente a un daño adicional en el ADN. Si las células cancerosas no pueden reparar rápidamente el daño en el ADN, morirán. De lo contrario, las células cancerosas sobreviven y aparece la resistencia a los medicamentos.

Esta investigación examinó el PolyB y el ADN entrecruzados de forma natural, a diferencia de investigaciones anteriores que imitaban el proceso. Antes de este estudio, los investigadores habían identificado las enzimas involucradas en BER pero no entendían completamente cómo trabajaban juntas.

«Cuando tenemos muescas en el ADN, pueden suceder cosas malas, como que la doble hebra se rompa en el ADN», dijo Thomas Spratt, profesor de bioquímica y biología molecular en la Facultad de Medicina de la Universidad de Penn State, que no formó parte del equipo de investigación. «Lo que encontró Zucai nos proporciona algo que no entendíamos antes, y usó muchos métodos diferentes para llegar a sus hallazgos».

Además de revelar la dinámica funcional de PolyB, el equipo propuso una vía BER modificada y está probando la vía en células humanas.

«Hemos podido profundizar en un camino fundamental por el cual el pionero Tomas Lindahl compartió el Premio Nobel de Química en 2015», dijo Suo.

Suo comenzó la investigación como profesor de bioquímica en la Universidad Estatal de Ohio, pero la mayor parte del trabajo se realizó desde su llegada a la FSU. Los coautores son Adarsh ​​Kumar, ex investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias Biomédicas de la Facultad de Medicina de FSU; los estudiantes graduados de OSU Andrew J. Reed y Walter J. Zahurancik; y Sasha M. Daskalova y Sidney M. Hecht del BioDesign Center for BioEnergetics and School of Molecular Sciences de la Arizona State University.