La reparación del ADN ha sido estudiada con una novedosa técnica de pinzas ópticas

Un nuevo sistema desarrollado por investigadores de la Universidad de Pittsburgh proporciona un nivel de detalle sin igual que ayuda a explorar cómo las células detectan y reparan el ADN dañado. el los resultados Publicado en una revista Investigación de ácidos nucleicos Puede conducir a nuevas estrategias y tratamientos contra el cáncer.

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron C-trap para investigar cómo las diferentes proteínas de reparación del ADN podrían identificarse y vincularse con sus respectivas formas de daño.

«Me gusta pensar en el daño del ADN como un agujero», explicó Ben van Houten, PhD, profesor del Departamento de Farmacología y Biología Química de Pitt. «En una vía de reparación de ADN dada, se necesitan unas 30 proteínas para pasar de encontrar el agujero a hacer el parche de reparación. Si bien no podemos observar todas estas proteínas a la vez, podemos observarlas de dos en dos».

El laboratorio de Van Houten está interesado en las proteínas reparadoras que reparan las lesiones del ADN causadas por factores ambientales, como la luz ultravioleta del sol y los contaminantes ambientales. El sistema C-trap se basa en una tecnología ganadora del Premio Nobel llamada pinzas ópticas, que utiliza un poderoso haz de luz para agarrar y mover perlas microscópicas para que se adhieran a ambos lados de la molécula.

«Juntas las dos cuentas y esperas que todo el ADN termine adhiriéndose a cada cuenta como velcro. Cuando separas más las cuentas, puedes sentir una escala», dijo el primer autor Matthew Scheich, PhD, becario postdoctoral. en el laboratorio de Van Houten La fuerza del ADN es como un resorte o una banda elástica.

En colaboración con investigadores de la Universidad de Kent, el grupo de Van Houten ha desarrollado un nuevo método llamado análisis de molécula única de proteínas de unión al ADN de extractos nucleares, o SMADNE.

Usando SMADNE, los investigadores extrajeron proteínas de reparación de ADN del núcleo celular. Luego insertaron estas proteínas en la trampa C y analizaron cómo y cuándo se unen al ADN que tiene diferentes tipos de daño.

«Tienes un área de daño en el ADN y quieres saber cómo una célula puede identificarla y repararla», explicó Schech. «Una de las cosas más importantes que hay que entender es quién llega allí primero. Una vez allí, ¿permanece allí durante toda la cadena de reparación? ¿Entrega la reparación a una proteína diferente? Con C-trap, puede ver cómo las proteínas van y vienen y aprender mucho sobre las órdenes de montaje y desmontaje.”

Van Houten piensa en las proteínas de reparación del ADN como si fueran personas socializando en un pub.

«Dos personas entran al bar. ¿Quién entra primero por la puerta? ¿Cuánto tiempo se sientan juntos en el bar y luego quién sale primero? «Las proteínas de reparación del ADN, como los humanos, son dinámicas, dijo van Houten.

Los investigadores encontraron que cuando DDB1 y DDB2 trabajaban juntos en el sitio del daño, por lo general llegaban juntos al ADN y se iban juntos, como se esperaba. Pero para su sorpresa, también notaron 11 patrones diferentes de unión y disociación con las dos proteínas llegando y saliendo en diferentes momentos.

Además de DDB1 y DDB2, el equipo de Van Houten utilizó TRAP C y SMADNE para investigar las actividades de las proteínas de reparación del ADN de varias vías de reparación diferentes para comprender mejor estos sistemas de reparación.

Sus hallazgos podrían allanar el camino para una mejor comprensión de cómo las interrupciones en estas vías pueden conducir a enfermedades como el cáncer y pueden allanar el camino para nuevas terapias.

“La reparación del ADN es un arma de doble filo”, explicó Van Houten. «Si no tiene una reparación efectiva, los factores estresantes ambientales pueden causar suficiente daño para que se desarrolle el cáncer. Por otro lado, muchas terapias contra el cáncer matan los tumores al dirigirse a los mecanismos de reparación del ADN».

Van Houten y su equipo solicitaron una patente para su sistema SMADNE y continuarán analizando las 30 proteínas involucradas en la vía de reparación del daño UV.

«La combinación de C-TRAP y SMADNE ha abierto innumerables oportunidades para estudiar la reparación del ADN. Pero, ¿cuál es la pregunta más importante que podemos responder con esta nueva herramienta?», dijo Van Houten.