Para reparar el daño del ADN, las plantas necesitan buenos contratistas

Para reparar el daño del ADN, las plantas necesitan buenos contratistas

LA JOLLA: cuando se daña un edificio, un contratista general a menudo supervisa a varios subcontratistas (constructores, electricistas, plomeros y colgadores de paneles de yeso) para garantizar que las reparaciones se realicen en el orden correcto y a tiempo.

De manera similar, cuando se daña el ADN, un contratista general molecular supervisa una red de subcontratistas genéticos para garantizar que las diversas tareas celulares necesarias para proteger y reparar el genoma se lleven a cabo correctamente y a tiempo.

Los científicos saben desde hace algún tiempo que un gen maestro llamado SOG1 actúa como un contratista general para la reparación, coordinando con varios subcontratistas genéticos de la célula vegetal para montar una respuesta efectiva al daño del ADN. Pero no estaba claro qué genes específicos se encontraban entre los subcontratistas, ni cómo SOG1 interactuaba con ellos para supervisar la respuesta al daño del ADN.

Ahora, los investigadores del Instituto Salk informan qué genes se activan o desactivan, y en qué orden, para orquestar los procesos celulares necesarios para proteger y reparar el genoma en respuesta al daño del ADN. La investigación, que apareció en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias durante la semana del 10 de octubre de 2018, revela el marco genético que controla un proceso biológico complejo que tiene amplias implicaciones para comprender cómo las plantas en particular y los organismos en general hacen frente al daño del ADN para garantizar la salud y el estado físico a largo plazo.

"Al igual que un edificio con daños estructurales puede ser inseguro, las células con daños en el ADN que pasan desapercibidos o no se reparan pueden ser peligrosas", dice el profesor asistente. julie ley, el autor principal del artículo. “Sin embargo, el momento y la coordinación general de los eventos que ocurren después de la detección del ADN dañado siguen sin comprenderse bien. ¿SOG1 actúa como un microgerente, dirigiendo directamente a cada subcontratista a una tarea, o tiene un rol más de no intervención? Este documento nos acerca un paso más a la comprensión de cómo se coordina la respuesta al daño del ADN a lo largo del tiempo para mantener la estabilidad del genoma”.

Para comprender mejor la dinámica de la regulación génica a lo largo de la respuesta al daño del ADN y determinar las funciones directas de SOG1 en esta respuesta, Law y su equipo realizaron una serie de experimentos en Arabidopsis thaliana, una maleza comúnmente utilizada para la investigación genética. Crecieron dos conjuntos de Arabidopsis plántulas: un juego fue normal; el otro conjunto contenía una versión mutada del gen SOG1, lo que lo hacía no funcional.

El equipo expuso ambos conjuntos de plantas a una fuerte radiación ionizante para generar roturas de doble cadena de ADN. Luego, analizaron los cambios en la expresión génica en comparación con los controles no irradiados en seis puntos de tiempo que iban desde los 20 minutos hasta las 24 horas. Descubrieron que la expresión de aproximadamente 2,400 genes aumentó o disminuyó en respuesta al daño del ADN durante ese período de tiempo, casi todos los cuales dependían de la presencia de SOG1. Sin embargo, descubrieron que solo aproximadamente 200, o alrededor del 8 por ciento, fueron activados directamente por SOG1, lo que reveló la primera capa de una red compleja de regulación de genes y mostró que SOG1 estaba asumiendo un papel de supervisor más "no intervencionista".

Para comprender qué estaban haciendo estos aproximadamente 2,400 genes, el grupo de Law introdujo sus datos en un programa de software llamado DREM, que identifica genes con patrones de expresión similares durante todo el período de 24 horas del estudio. Esto resultó en la identificación de 11 grupos de genes que actúan en diferentes escalas de tiempo y desempeñan funciones conocidas o previstas en diferentes aspectos de la respuesta de las plantas al daño del ADN.

"Es emocionante obtener más claridad sobre las redes y subredes de genes específicos que participan en la respuesta al daño del ADN, así como su sincronización, algo que no se había hecho antes", dice Law.

Además de informar estrategias para mejorar la salud de los cultivos al mantener la estabilidad del genoma, este trabajo también puede arrojar luz sobre los aspectos conservados de la respuesta al daño del ADN en otros organismos, ya que existen muchos paralelismos entre SOG1 y un gen en animales que tiene un "efecto general" similar. contratista”: el gen p53, un supresor de tumores conocido por su papel en la lucha contra el daño del ADN para prevenir el cáncer.

A continuación, el laboratorio planea estudiar los roles de los nuevos factores implicados en la respuesta al daño del ADN en función de sus perfiles de expresión y continuar explorando la red de genes que SOG1 controla directa o indirectamente.

Otros autores del artículo incluyeron a Clara Bourbousse y Neeraja Vegesna de Salk.

El trabajo fue financiado por la Fundación Rita Allen, la Fundación Hearst, una beca de la Fundación Catharina, la Fundación Jesse y Caryl Philips, la Fundación Glenn para la Investigación Médica, la Fundación Chapman y Helmsley Charitable Trust.