Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill han descubierto cómo dos proteínas correctoras importantes saben dónde buscar errores durante la replicación del ADN y cómo trabajan juntos para señalar el mecanismo de reparación del cuerpo.
Cuando una célula se prepara para dividirse, el ADN se divide primero, la doble hélice se "descomprime" en dos columnas principales. Los nuevos nucleótidos - adenina, citosina, guanina o timina - se llenan en los espacios en el otro lado de la columna vertebral, emparejándose con sus contrapartes adenina con timina y citosina con guanina y replicando el ADN para hacer una copia tanto para las células viejas como para las nuevas.Los nucleótidos coinciden correctamente la mayoría de las veces, pero ocasionalmente, aproximadamente una vez enun millón - hay un desajuste
Afortunadamente, nuestros cuerpos tienen un sistema para detectar y reparar estos desajustes: un par de proteínas conocidas como MutS y MutL. MutS se desliza a lo largo del lado recién creado de la cadena de ADN después de que se replica, corrigiéndola. Cuando encuentra un desajuste, se bloquea en su lugar en el sitio del error y recluta a MutL para que se una y se una. MutL pone una muesca en la cadena de ADN recién sintetizada para marcarla como defectuosa y señala una proteína diferente para engullir la porción del ADN que contiene elerror. Luego, la coincidencia de nucleótidos comienza de nuevo, llenando el vacío nuevamente. Todo el proceso reduce los errores de replicación alrededor de mil veces, sirviendo como la mejor defensa de nuestro cuerpo contra las mutaciones genéticas y los problemas que pueden surgir de ellas, como el cáncer.
"Todos los seres vivos usan este proceso para la replicación y reparación del ADN, y sabemos cuáles son los componentes, pero hay algunos mecanismos clave que no se comprenden bien", dice Keith Weninger, profesor de física en NC State y co-autor de un artículo que describe la investigación. "Por ejemplo, cuando se repara el ADN, solo ocurre en la nueva porción de la cadena de ADN, y no en la plantilla más antigua. Y las proteínas saben en qué dirección moverse a lo largo de la cadena paradeshacerse de la parte defectuosa. Hay comunicación aquí, pero hay desacuerdo sobre cómo funciona ".
Los científicos saben que una proteína llamada PCNA juega un papel importante en esta comunicación. PCNA se encuentra en el sitio de una división de ADN, y su orientación física en ese sitio indica qué parte de una cadena de ADN es nueva. Esto se llama discriminación de cadenaseñal. De alguna manera, MutS y MutL interactúan con esa señal, permitiendo que MutL corte la hebra en el lugar adecuado e indique la necesidad de reparación. Los científicos tienen tres modelos para esta comunicación: MutS y MutL se combinan para formar una pinza que se desliza hacia PCNA para interactuarcon la señal, marcando el área por la que se deslizan para su eliminación; o hacen un pliegue en el ADN y "empujan" el PCNA hacia ellos para el mismo efecto; o MutL recubre de alguna manera el área defectuosa, indicando la reparación de esa manera.
Weninger, junto con la coautora Dorothy Erie de UNC-Chapel Hill, se propusieron determinar el método de comunicación más probable. Utilizando métodos de fluorescencia de una sola molécula, lo que permitió a los investigadores observar una proteína moviéndose en una pieza de ADN a la vezCon el tiempo, determinaron que cuando MutS encuentra un error, cambia de forma de manera que permite que MutL se una con él, manteniéndolo en el lugar del desajuste. MutL luego cambia su forma para "agarrar" otro MutL, y asíluego, cubriendo la parte defectuosa del hilo y cortando el área que necesita reparación. En otras palabras, Weninger, Erie y sus colegas encontraron que el tercer modelo era el correcto.
"Este sistema es esencial para mantener el genoma estable", dice Weninger. "Conocemos a todos los jugadores y el comienzo y el final del proceso, pero este trabajo completa uno de los pasos intermedios que era completamente desconocido y muy diferente delo que algunos han imaginado
"También sabemos que las mutaciones en MutS y MutL están asociadas con cánceres muy específicos", continúa. "Pero si vamos a descubrir cómo los defectos conducen a la enfermedad, primero debemos entender cómo estas proteínas normalmente hacen su trabajo". Esta investigación es otro paso hacia esa comprensión ".
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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