¿Cómo el ADN dañado por el medio ambiente conduce a la enfermedad?

Una nueva investigación del Instituto Nacional de Ciencias de Salud Ambiental ha identificado por primera vez cómo las moléculas dañadas se insertan en la cadena de ADN. Estas moléculas pueden contribuir a algunas enfermedades, como el cáncer, la diabetes, la hipertensión y las enfermedades cardiovasculares y pulmonares, ya que desencadenan la muerte celular.
Después de que la ADN polimerasa (molécula gris de fondo) inserta un nucleótido dañado en el ADN, el nucleótido dañado no puede unirse con su pareja no dañada.
Crédito de la imagen: NIEHS

Publicando sus hallazgos en la revista Naturaleza, investigadores del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental (NIEHS) describen cómo usaron una técnica llamada cristalografía de lapso de tiempo para tomar instantáneas de las reacciones bioquímicas que ocurren dentro de las células.

Con esta técnica, los investigadores pudieron observar por primera vez cómo la ADN polimerasa, la enzima que ensambla los componentes básicos del ADN, conocidos como nucleótidos, entrelaza nucleótidos en la cadena de ADN.

También fueron testigos de cómo, cuando el ADN dañado se inserta en el filamento, crea una fisura que los mecanismos habituales de reparación del ADN no pueden reparar.

"El sitio de nucleótidos dañado es similar a una tabla faltante en una vía férrea", dice el Dr. Samuel Wilson, investigador principal del equipo. "Cuando el motor lo golpea, el tren salta la vía y todos los vagones colisionan".

El daño al nucleótido, dice el Dr. Wilson, es causado por el "estrés oxidativo". Esta es la generación de moléculas de oxígeno libre como respuesta a la exposición a ciertos productos químicos, la exposición a los rayos ultravioleta u otros factores ambientales.

Los nucleótidos se "oxidan" cuando portan un átomo de oxígeno adicional. Los nucleótidos oxidados generalmente se mantienen estrictamente bajo control, pero si comienzan a superar en número a los nucleótidos no dañados, la ADN polimerasa los agrega a la cadena.

El Dr. Wilson explica:

"Cuando uno de estos nucleótidos oxidados se coloca en la cadena de ADN, no se puede emparejar con el nucleótido opuesto como es habitual, lo que deja un espacio en el ADN. Hasta este documento, nadie había visto realmente cómo lo hizo o entendió la polimerasa. las implicaciones aguas abajo ".

El equipo también sugiere que los antioxidantes, moléculas que previenen la oxidación, pueden reducir el nivel de nucleótidos oxidados, previniendo la enfermedad potencial.

¿Podrían los nucleótidos oxidados ser útiles para matar células cancerígenas?

Aunque las roturas en la cadena de ADN causadas por estos nucleótidos oxidados pueden estimular el desarrollo de la enfermedad al matar las células, los investigadores sugieren que se puede encontrar un beneficio potencial en el control del proceso para matar las células cancerosas.

Las células cancerosas tienden a tener más estrés oxidativo que las células normales, explica Bret Freudenthal, PhD, autor principal del artículo:

"Las células cancerosas abordan el problema mediante el uso de una enzima que elimina los nucleótidos oxidados que de otra forma serían insertados en el genoma por las ADN polimerasas. Las investigaciones realizadas por otros grupos determinaron que si se inhibía esta enzima, se podían matar las células cancerosas".

Recientemente, Noticias médicas hoy informó sobre un estudio publicado en la revista Investigación sobre el cáncer que examinó si los "puntos ciegos" del ADN (regiones repetitivas de la cadena que causan un "tartamudeo" en la maquinaria) podrían ocultar los genes del cáncer.

Otra investigación reciente ha investigado cómo las células copian sus cromosomas (paquetes de ADN apretados) cuando se dividen. Esta copia es un elemento importante de la investigación del cáncer, ya que es cuando se cometen errores en el proceso de copia de cromosomas que las células se comportan de manera anormal y desencadenan el cáncer.

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