A reparación do material xenético, como nunca antes vista

Un estudo liderado polo CNIO amosa novas metodoloxías que permiten observar a reparación do ADN mediante a análise de centos de proteínas nun tempo récord

A proteína RNF166, descuberta neste traballo, unida ás roturas do ADN. Foto: Bárbara Martínez-Pastor y Giorgia G. Silveira. CNIO, MGH
A proteína RNF166, descuberta neste traballo, unida ás roturas do ADN. Foto: Bárbara Martínez-Pastor y Giorgia G. Silveira. CNIO, MGH

Cada una dos centos de trillóns de células que nos compoñen está constantemente sometida a múltiples danos no seu ADN, froito de axentes ambientais o debido a reaccións metabólicas endóxenas e procesos fisiolóxicos. Estas lesións serían catastróficas, de non ser pola capacidade celular para reparalas. Unha función esencial para previr mutacións e reordenamentos cromosómicos, que poderían comprometer a supervivencia e desenvolvemento do organismo, e que están detrás de patoloxías coma o cancro ou a neurodexeneración.

Agora, a investigadora Bárbara Martínez, do Grupo de Metabolismo y Señalización Celular do Centro Nacional de investigaciones Oncológicas (CNIO), xunto con Raul Mostoslavsky e o seu equipo do Massachussets General Hospital de Boston, foron capaces de visualizar este mecanismo de reparación do ADN a un detalle nunca antes logrado, identificando amais novas proteínas reparadoras. Todo coa axuda, entre outras técnicas, da aprendizaxe automática ou machine learning aplicada á microscopía de fluorescencia de alto rendemento.

Así, no momento no que se produce un dano no material xenético, a célula pon en marcha uns mecanismos de resposta á lesión, que funcionan como “unha chamada de emerxencias”, exemplifica Martínez. Rapidamente, unhas proteínas únense a esta lesión molecular para enviar sinais de alarma, que serán recoñecidos por outras proteínas especializadas en reparar o dano.

Na busca de tratamentos oncolóxicos máis efectivos

O obxectivo da quimioterapia é xustamente matar as células turmorais mediante a indución de lesións no ADN, que provocan o colapso destas células e a súa morte. “Coñecendo como se producen as lesións no ADN e como se reparan, coñeceremos mellor como se desenvolve o cancro e como podemos combatelo. Todo novo descubrimento na reparación de ADN axudará a desenvolver mellores terapias contra o cancro, pero protexendo as nosas células sas”, sinala a investigadora.

O equipo conxunto desenvolveu unha nova metodoloxía que, coa axuda dunha maquinaria de análise de machine learning deseñado pola Unidade de Confocal do CNIO, permitiu analizar o proceso cuns niveis de detalle e precisión nunca antes conseguidos. “Ata a data, un factor limitante para o seguimento no tempo da reparación do ADN era a imposibilidade de analizar a cantidade de datos xerados das imaxes tomadas polo microscopio”.

Deste xeito, os investigadores desenvolveron un ensaio de microscopía de fluorescencia de alto rendemento (HTM) para a análise da cinética da reparación do ADN nas células, o que permitiu realizar miles de fotografías das células após terlles inducido un dano xenético. Nunha primeira fase, introduciron máis de 300 proteínas diferentes nas células, de cara a avaliar, nun só experimento, se interferían na reparación do ADN ao longo do tempo. Unha técnica que permitiu a descuberta de nove proteínas anteriormente descoñecidas que participan neste proceso de reparación.

Proteínas reparadoras

A continuación, os autores decidiron dar un paso máis aló e monitoraron visualmente as 300 proteínas após xerar o dano xenético. Para iso, adaptaron unha técnica clásica de microirradiación do ADN —que dana o ADN con axuda dun láser UV— para poder usala a gran escala por primeira vez.

“Vimos que, mentres moitas proteínas se pegaban ao ADN danado, outras facían xusto o contrario: afastábanse das lesións. Que se unan ou se despeguen para dar paso a outras proteínas é unha característica común das proteínas reparadoras do ADN. Os dous fenómenos son relevantes”, explica Martínez.

Entre esas está PHF20. Os autores demostraron que esta proteína despégase das lesións segundos despois de que se formen para facilitar a unión de 53BP1, unha proteína moi importante para a reparación das roturas. As células sen PHF20 non poden reparar correctamente o seu ADN e son máis sensibles a irradiación que as células normais, o que indica que ten un papel fundamental neste proceso tan importante para a supervivencia das células.

Adaptábeis para perturbacións xenéticas, pantallas de moléculas pequenas e análises a gran escala, estas tecnoloxías inéditas ofrecen novas oportunidades para estudar a reparación do ADN e a posibilidade da súa manipulación. “A vantaxe é que son métodos moi versátiles que poden usarse para descubrir novos xenes ou compostos químicos que afecten á reparación do ADN, e que utilizan técnicas directas para visualizar fenómenos intracelulares de reparación avaliando por primeira vez centos de hits nun tempo récord”, detalla a investigadora. Os resultados, publicados na revista Cell Reports, poderían axudar no desenvolvemento de novas terapias.


ReferenciaAssessing kinetics and recruitment of DNA repair factors using high content screens (Publicado en Cell Reports)

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.