Descubren ADN de "cuádruple hélice" en células humanas - principal


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En 1953, dos investigadores de Cambridge, Watson y Crick, publicaron un artículo que describe la estructura del entramado “doble hélice” del ADN; el código químico de toda la vida. Ahora, en el año del 60 º aniversario de este hito científico, investigadores de Cambridge han publicado un documento que demuestra que en el genoma humano también existen estructuras de cuatro hebras, ADN de “cuádruple hélice”; conocido como G-quadruplex

Se forman en regiones de ADN que son ricas en guanina, un bloque de construcción del ADN por lo general abreviado como ‘G’.

Este hallazgo marca la culminación de más de 10 años de investigación de los científicos para mostrar estas estructuras complejas in vivo —en células humanas vivas—, trabajando desde lo hipotético, por medio de modelos computacionales, hasta experimentos sintéticos de laboratorio y, finalmente, la identificación en células cancerígenas humanas a través de biomarcadores fluorescentes.

La investigación, publicada 20 de enero en Nature Chemistry y financiado por el Cancer Research UK, muestra una relación clara entre las concentraciones de cuatro cadenas quadruplex y el proceso de replicación del ADN, que es esencial para la división celular y la producción.

Al centrar las miras en las cadenas quadruplex utilizando moléculas sintéticas que atrapan y contienen estas estructuras de ADN —impidiendo que las células repliquen su ADN y por consiguiente bloqueando la división celular— los científicos creen que puede ser posible detener la proliferación de las células fuera de control que son la causa del cáncer.

“Estamos viendo los vínculos entre la captura de las quadruplex con las moléculas y la capacidad de detener las células en división, que es muy emocionante”, dijo el profesor Shankar Balasubramanian de lDepartamento de Química de la Universidad de Cambridge y Cambridge Research Institute, cuyo grupo elaboró la investigación.

“La investigación indica que las quadruplex tienen más probabilidades de presentarse en los genes de las células que se dividen rápidamente, como las células cancerosas. Para nosotros, es firme partidario de ser un nuevo paradigma a investigar, usando estas estructuras de cuatro cadenas como dianas para tratamientos personalizados en el futuro “.

Los estudios en el último par de décadas habían demostrado que el ADN cuádruplex se puede formar in vitro, en el “tubo de ensayo”, pero la estructura se consideraba una curiosidad en lugar de una función que se encuentra en la naturaleza. Los investigadores saben ahora, por primera vez, que se forman realmente en el ADN de las células humanas.

“Esta investigación pone de relieve el potencial de la explotación de estas estructuras de ADN inusuales para vencer al cáncer; la parte siguiente de este camino es encontrar la manera de dirigirse a ellas en las células tumorales”, dijo la doctora Julie Sharp, directora senior de ciencias de la información en el Cancer Research UK.

“Han pasado sesenta años desde que se resolvió su estructura, pero un trabajo como éste nos muestra que la historia del ADN continúa en marcha”.

El estudio, publicado en enero 20, fue dirigido por Giulia Biffi, investigadora en el laboratorio en Balasubramaninan del Instituto Cambridge de Investigación.

Basándose en investigaciones anteriores, Biffi fue capaz de generar proteínas anticuerpos que detectan y se unen a las áreas en un genoma humano rico en ADN estructurado en quadruplex, lo que demuestra su existencia en células humanas vivas.

Usando fluorescencia para marcar los anticuerpos, los investigadores pudieron identificar “puntos calientes” que indican la existencia de ADN de cuatro hebras —en el genoma y, fundamentalmente, en qué fase de la división celular—.

Mientras que se encuentra ADN cuádruplex bastante coherente en todo el genoma de las células humanas y sus ciclos de división, se demostró un marcado aumento cuando la tinción fluorescente se hizo más intensa durante la ‘fase s’, el punto del ciclo celular en el qu el ADN se replica antes de que la célula se divida.

Por lo general, los cánceres son impulsados por genes llamados oncogenes que han mutado para incrementar la replicación del ADN, lo que lleva a la proliferación celular a una espiral fuera de control, que conduce al crecimiento del tumor.

El ritmo de aumento de la replicación del ADN en oncogenes lleva a una intensificación en las estructuras cuádruples. Esto significa que la actividad celular potencialmente dañina puede ser detectada con moléculas sintéticas u otras formas de tratamientos.

“Hemos encontrado que atrapando el ADN cuádruplex con moléculas sintéticas podemos secuestrarlo y estabilizarlo, proporcionando pistas importantes sobre cómo se puede llevar a su fin a la división celular”, dijo Balasubramanian.

“Hay muchas cosas que aún no sabemos. Pensamos que estas estructuras cuádruples podría ser un poco molestas durante la replicación del ADN. Como si de formaran nudos o enredos.

“¿Evolucionaron para cumplir una función? Si están ahí por diseño o no es una cuestión filosófica… pero existen, y la naturaleza tiene que tratar con ellas. Tal vez haciendo foco en ellas estamos contribuyendo a la perturbación que causan”.

El estudio mostró que si se utiliza un inhibidor para bloquear la replicación del ADN, los niveles de quadruplex bajan, probando la idea de que el ADN es dinámico, con estructuras constantemente formadas y no formadas.

Los investigadores también encontraron previamente que un gen hiperactivo, con niveles más altos de ADN quadruplex, es más vulnerable a la interferencia externa.

“Los datos apoyan la idea de que ciertos genes del cáncer pueden ser interferidos útilmente por pequeñas moléculas diseñadas para unir secuencias específicas de ADN”, dijo Balasubramanian.

“Muchos tratamientos actuales del cáncer atacan el ADN, pero no está claro cuáles son las reglas. Ni siquiera sabemos en qué parte del genoma reaccionan algunas de ellas. Puede ser un enfoque con una acción amplia y dispersa.

“La posibilidad de que se pueda apuntar a las células cancerosas particulares que albergan genes con estas características, y que parezcan ser más vulnerable a la interferencia que las células normales, es una perspectiva emocionante.

“La estructura de “cuádruple hélice” del ADN podría ser la clave de nuevas formas de inhibir selectivamente la proliferación de células cancerosas. La confirmación de su existencia en las células humanas es realmente un hito”.

Fuente: Science News. Aportado por Eduardo J. Carletti

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