La expansión del ADN al agregar un par de bases sintéticas promete producir proteínas y péptidos únicos para nuevas medicinas y tecnologías. Pero ahora, la investigación dirigida por el Departamento de Química de la Universidad Case Western Reserve muestra que la expansión del código genético conllevaconsecuencia.
Los científicos descubrieron que las bases sintéticas d5SICS y dNaM, utilizadas para aumentar el número de bases de ADN de las cuatro que ocurren naturalmente en todos los organismos a seis, también hacen que las células sean tan sensibles a la luz ultravioleta casi visible que la luz se vuelve tóxica para las células.
"La química inducida por la luz de estas bases sintéticas tiene un alto potencial de dañar el ADN y otras biomoléculas en la célula", dijo Carlos Crespo-Hernández, profesor asociado de química e investigador principal del estudio.
Los investigadores advierten que la luz solar e incluso la iluminación en un laboratorio pueden inducir efectos secundarios fototóxicos, lo que limita la viabilidad celular y puede conducir a mutaciones genéticas. Pero el equipo también encontró una manera potencial de aprovechar los efectos nocivos:células que llevan la base sintética d5SICS, la exposición a la luz ultravioleta casi visible disminuyó significativamente la proliferación del cáncer.
La investigación fue publicada recientemente en el Revista de la Sociedad Americana de Química .
Crespo-Hernández comenzó esta investigación después de enterarse de que Floyd Romesberg, profesor del Instituto de Investigación Scripps, creó el primer organismo semisintético conocido para incorporar y replicar un alfabeto genético de seis letras.
Romesberg expandió el ADN en una cepa modificada de la bacteria Escherichia coli al agregar el par de bases d5SICS · dNaM. Debido a que el organismo ahora tiene seis en lugar de cuatro bases, puede producir proteínas y péptidos que no se pueden producir de forma natural.El trabajo de Romesberg fue nombrado uno de los principales avances científicos de 2014 por la revista Science, ganando la 'elección del pueblo' para el primer avance científico del año.
Crespo-Hernández reconoció rápidamente que las bases sintéticas pueden engendrar fototoxicidad en las células. Uno de los fideicomisos de investigación de su laboratorio está en la fotoquímica de las bases naturales del ADN, así como de las bases modificadas que exhiben toxicidad inducida por la luz con el potencial de tratar cánceres.
Tocó al estudiante de doctorado Marvin Pollum para dirigir la investigación. Pollum y el investigador universitario Brennan Ashwood de su grupo inicialmente utilizaron un sistema láser de última generación para "observar" cómo d5SICS y dNaM manejan la energía absorbida de cercaluz ultravioleta visible
"Las bases sintéticas no pueden eliminar la energía extra", dijo Pollum. La mayor parte de la energía está esencialmente atrapada, y en su lugar puede inducir reacciones químicas y / o generar especies reactivas de oxígeno ROS, que se sabe que dañanbiomoléculas y ADN, explicó.
Pollum envió muestras a Steffen Jockusch, investigador asociado en el Departamento de Química de la Universidad de Columbia, quien descubrió que las bases sintéticas producen altas cantidades de un ROS llamado oxígeno singlete, hasta 100 veces más que el producido por los más reactivosbase natural bajo luz ultravioleta.
La luz ultravioleta puede dañar las bases naturales del ADN, pero las células tienen mecanismos para reparar la mayor parte del daño. Para evaluar lo que sucede en las células que contienen la base sintética d5SICS, Pollum se asoció con Minh Lam, profesor asistente en el Departamento de Medicina de CaseReserva occidental.
Incorporaron cantidades cada vez mayores de la base d5SICS en una línea celular de cáncer de piel.
Pollum expuso la mitad de las células a luz ultravioleta casi visible, con longitudes de onda que varían de 350 a 410 nanómetros. Después de tres días, las células que carecen de la base sintética y las células con la base sintética pero no expuestas a la luz no mostraron diferencias en la presencia de ROSo proliferación
Pero las células que llevan la base sintética y expuestas a la luz mostraron más ROS y significativamente menos proliferación. Cuanto mayor es la concentración de d5SICS entre estas células, menos proliferan las células después de un breve período de exposición a la luz.
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Materiales proporcionado por Universidad Case Western Reserve . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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