Extremos del ADN: herramienta común, trabajo diferente

14 de febrero de 2007

Extremos del ADN: herramienta común, trabajo diferente

14 de febrero de 2007

La Jolla, CA – Cada vez que una célula repara o replica su ADN, la hebra sencilla resultante es envuelta por un complejo proteico dedicado. En eucariotas u organismos cuyas células tienen un núcleo, esta tarea es manejada por un complejo tripartito llamado proteína de replicación A (RPA, por sus siglas en inglés). Investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos han descubierto ahora un complejo similar a RPA que se enfoca específicamente en el extremo corto de “cola” de ADN de hebra sencilla de los cromosomas de levadura.

Sus hallazgos, reportados en la edición en línea de Nature Structural & Molecular Biology, ayudará a los científicos a comprender mejor la dinámica que mantiene intactos los extremos de los cromosomas, llamados telómeros.

“La identificación de este nuevo complejo similar a RPA, que se dirige a una región específica del genoma, sugiere que han evolucionado múltiples complejos similares a RPA, cada uno haciendo contribuciones individuales a la estabilidad genómica”, dice el autor principal del estudio. Vicki Lundblad, Ph.D., profesor del Laboratorio de Biología Celular Molecular del Instituto Salk.

Con cada ronda de división celular, los telómeros – largas extensiones de ADN repetitivo – se erosionan un poco más. Algunos han comparado este acortamiento progresivo con un reloj biológico genético que se agota con el tiempo. De hecho, cuando los telómeros alcanzan una “longitud crítica”, la célula ya no puede multiplicarse, un signo característico de la senescencia celular.

En ciertas células, como nuestras células germinales o las células de levadura de panadería, que necesitan dividirse indefinidamente, una enzima llamada telomerasa alarga los telómeros para compensar el continuo acortamiento en los extremos de los cromosomas. Al mismo tiempo, la actividad de la telomerasa es el principal mecanismo por el cual las células tumorales humanas logran un crecimiento inmortal.

Además, los extremos naturales de los cromosomas podrían parecer hebras de ADN rotas que la maquinaria de reparación de una célula está diseñada para arreglar. Este ha sido un enigma de larga data, porque reparar los extremos de los cromosomas como si fueran roturas de doble cadena resultaría en una degradación no regulada o en fusiones de extremo a extremo. Tales eventos de reparación son letales para el genoma y, en ciertos entornos, pueden promover el desarrollo del cáncer.

Hace aproximadamente 10 años, Lundblad descubrió que la Cdc13, una proteína que se une al ADN telomérico de cadena sencilla, desempeña un papel central en los telómeros de la levadura de panadería. Pero la función de dos proteínas asociadas a Cdc13, Stn1 y Ten1, seguía sin estar clara.

Cuando los miembros del laboratorio Lundblad buscaron parientes de Stn1 en el Protein Data Bank, desenterraron Rpa2, la subunidad intermedia del complejo RPA. En particular, Stn1 y Rpa2 comparten similitudes en una región conocida como pliegue de unión a oligonucleótidos/oligosacáridos u OB-fold, un pliegue proteico que se utiliza comúnmente para reconocer y unirse a ADN o ARN.

Basándose en estos hallazgos, Lundblad y sus colegas desarrollaron un modelo, el cual predice que Cdc13, Stn1 y Ten1 se unen en el extremo de los cromosomas para formar un complejo dedicado a los telómeros similar al RPA, al que llamaron complejo t-RPA.

La estudiante de posgrado y autora principal Hua Gao puso a prueba este modelo, utilizando detallados experimentos bioquímicos que revelaron que Stn1 y Ten1 se comportan de manera similar a sus contrapartes en el complejo RPA convencional. Sin embargo, Stn1 y Ten1 tienen la misma predilección por el ADN telomérico de cadena simple que Cdc13, lo que ayuda a garantizar que este complejo solo se dirija a las puntas de los cromosomas.

Según Lundblad, este hallazgo plantea preguntas importantes sobre los posibles paralelismos biológicos entre el complejo RPA convencional y el complejo t-RPA recién descubierto.

“Mientras que el complejo RPA convencional actúa en otra parte del genoma para hacer sonar la alarma y atraer la atención de la maquinaria de reparación”, dice Lundblad, “curiosamente, el complejo t-RPA realiza la función opuesta exacta en los extremos de los cromosomas, asegurando que estas puntas no se conviertan en objetivos para la reparación del ADN.”

El grupo de Lundblad está trabajando actualmente en la elucidación de lo que distingue las actividades de estos dos complejos de RPA entre sí. Entre los investigadores que también contribuyeron a este trabajo se encuentran la investigadora postdoctoral Rachel B. Cervantes, Ph.D., y los estudiantes graduados Edward K. Mandell y Joel. H. Otero.

El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la formación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, M.D., cuya vacuna contra la polio prácticamente erradicó la paralizante enfermedad poliomielitis en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con una donación de terrenos de la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de la March of Dimes.