Día tras día, en nuestros cuerpos, el ADN en las células se daña por una variedad de razones y, por lo tanto, los sistemas intercelulares de reparación del ADN son fundamentales para el mantenimiento de la vida. Ahora los científicos de la Facultad de Medicina de la UNC han confirmado yAclaró detalles moleculares clave de uno de estos sistemas de reparación, conocido como reparación por escisión de nucleótidos.
Utilizando una técnica de secuenciación avanzada para mapear y analizar el daño del ADN, los científicos demostraron las funciones en las células bacterianas de dos proteínas importantes para la reparación de la escisión: Mfd y UvrD.
"Los mecanismos bioquímicos de estas proteínas se conocen desde hace años a partir de experimentos que involucran proteínas purificadas y ADN, y eso es muy importante, pero en este nuevo trabajo hemos aclarado el papel de estas proteínas en las células vivas", dijo el coautor principalChristopher P. Selby, PhD, profesor asistente de investigación de bioquímica y biofísica en la UNC.
"En última instancia, esta mejor comprensión de la reparación del ADN bacteriano podría ser útil para el desarrollo de medicamentos antibacterianos", dijo el coautor principal Aziz Sancar, MD, PhD, profesor de bioquímica y biofísica Sarah Graham Kenan en la UNC.
La investigación publica esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Sancar recibió el Premio Nobel de Química 2015 por su investigación en la década de 1980 y principios de la década de 1990 sobre la reparación por escisión en bacterias y células humanas. Este proceso de reparación, que también ocurre en células animales, repara una de las formas más comunes de ADNdaño: el aducto voluminoso, una modificación química no deseada del ADN causada típicamente por una toxina o radiación ultravioleta UV.
Para estudiar la reparación por escisión en células, Sancar, Selby y sus colegas desarrollaron recientemente una nueva técnica, XR-seq, que permite a los investigadores aislar y secuenciar las pequeñas longitudes de ADN dañado por aducto que se cortan del genoma durante el proceso de reparación por escisiónConocer las secuencias de estos fragmentos de ADN permite mapear con precisión sus ubicaciones en el genoma. Usaron este método por primera vez en 2015 para generar un mapa de reparación UV del genoma humano, y en 2016 utilizaron el método XR-seq para generar elmapas de daños y reparación del medicamento contra el cáncer cisplatino para todo el genoma humano. Ahora han aplicado este método para responder algunas preguntas fundamentales sobre la reparación de daños E. coli con el potencial de desarrollar nuevos antibióticos.
La etiqueta engomada: Mfd
En este estudio, que también fue dirigido por el investigador postdoctoral asociado Ogun Adebali, PhD, los investigadores se centraron principalmente en Mfd, una proteína conocida por el trabajo previo de Sancar y Selby para tener un papel especial, y mecanísticamente inusual, en la escisiónreparar en bacterias.
"Creo que Mfd es la proteína más interesante en E. coli ", dijo Selby. He aquí por qué: cuando el ADN de un gen bacteriano se transcribe en ARN, y la maquinaria molecular de la transcripción se atasca en un aducto voluminoso, Mfd aparece en escena, recluta otras proteínas de reparación que cortan elsección dañada del ADN y "desatasca" la maquinaria de transcripción para que pueda reanudar su trabajo. Este proceso guiado por Mfd se llama reparación acoplada a la transcripción y representa una tasa mucho mayor de reparación por escisión en hebras de ADN quese están transcribiendo activamente.
Usando XR-seq para mapear el daño inducido por UV en E. coli células bacterianas, los investigadores encontraron evidencia clara de reparación acoplada a la transcripción en células normales, pero no en células que carecen de Mfd, lo que confirma el papel de la proteína en el proceso.
El desenrollador: UvrD
En otros experimentos, los investigadores definieron el papel de una proteína de reparación de escisión accesoria en E. coli - UvrD, que ayuda a limpiar cada segmento extirpado de ADN dañado.
En ausencia de UvrD, el fragmento de ADN extirpado permanece unido al ADN cromosómico, lo que dificulta que las enzimas de eliminación de desechos celulares lo corten. Al mismo tiempo, las proteínas reparadoras que extirparon la hebra tienden a permanecer atrapadasy, por lo tanto, se evita que se muevan para eliminar otros fragmentos de ADN dañado. El trabajo de UvrD es desenrollar estas hebras dañadas y descartadas del ADN cromosómico, para que puedan eliminarse rápidamente y las proteínas de reparación asociadas puedan catalizarrondas adicionales de reparación.
Usando XR-seq en UV-dañado E. coli las células, el equipo de UNC confirmó que sin UvrD, los fragmentos de ADN extirpados permanecen adheridos al ADN cromosómico, sobreviven mucho más tiempo en las células y, al aferrarse a las proteínas de reparación por escisión, disminuyen la velocidad general de reparación de la escisión en las células.
Además de aclarar los roles de Mfd y UvrD, la investigación generalmente anuncia el uso de la nueva técnica XR-seq en el mapeo y el estudio de los procesos de reparación por escisión.
"XR-seq proporciona un nuevo tipo de datos de secuencia, y en este trabajo proporcionamos por primera vez un mapa de reparación de escisión en una bacteria en todo el genoma", dijo Adebali. "Creemos que este mapa será ampliamenteútil para la comunidad científica "
Los investigadores ahora planean más estudios usando XR-seq en células bacterianas, así como en células humanas y de otros mamíferos donde el proceso de reparación por escisión es menos comprendido.
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.
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