¿Es mejor hacer una tarea rápidamente y cometer errores? o hacerlo despacio pero perfectamente? Cuando se trata de decidir cómo reparar las roturas en el ADN, las células se enfrentan a la misma elección entre dos vías de reparación principales. La decisión importa, porque la elección incorrecta podría causar aún más daño al ADN y provocar cáncer.

Los científicos del Instituto Salk descubrieron que una pequeña proteína llamada CYREN ayuda a las células a elegir la vía correcta en el momento adecuado. aclarando un misterio de larga data sobre la reparación del ADN y ofreciendo a los investigadores una herramienta poderosa que podría guiar mejores tratamientos para el cáncer. La obra aparece en Naturaleza el 20 de septiembre 2017.

"Elucidar las vías de reparación del ADN es fundamental para comprender cómo a veces pueden ser tóxicas, "dice Jan Karlseder, profesor del Laboratorio de Biología Celular y Molecular de Salk y autor principal del nuevo artículo. "Nuestro descubrimiento de la función de CYREN no solo se suma a nuestro cuerpo de conocimientos, nos da una nueva herramienta con la que luchar potencialmente contra el cáncer ".

Roturas de doble hebra, las lesiones más graves que le ocurren al ADN, puede repararse mediante una de dos vías:un proceso rápido pero propenso a errores conocido como NHEJ (unión de extremos no homólogos) y un proceso más lento, vía libre de errores conocida como HR (recombinación homóloga). La vía más rápida vuelve a unir de manera eficiente las hebras rotas, pero en el caso de múltiples roturas, puede unir los dos extremos incorrectos, empeorando las cosas para una célula. La vía más lenta está libre de errores porque se basa en tener una secuencia de ADN intacta para guiar la reparación. pero esto significa que solo puede funcionar después de que una célula haya copiado su información genética para dividirse. Dado que, la vía rápida opera exclusivamente antes de que se copie el ADN, aunque su maquinaria es tan eficiente y prolífica que los científicos se han preguntado por qué no supera a los más lentos, ruta más exacta después de copiar, también. Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que algo debe estar frenando la opción más rápida en esos casos.

Ese algo el nuevo trabajo revela, es una microproteína llamada CYREN, que inhibe la vía más rápida cuando una copia de ADN está disponible para la vía más lenta. CYREN fue descubierto por otro científico de Salk, Alan Saghatelian, como parte de un esfuerzo de 2015 para identificar proteínas pequeñas llamadas "péptidos codificados por ORF cortos" o SEP, que cada vez tienen más funciones biológicas críticas.

"Encontramos muchos de estos péptidos en nuestro estudio anterior, pero realmente no sabíamos si alguno de ellos era importante hasta que se involucró el laboratorio de Karlseder". "dice Saghatelian, profesor de los Laboratorios de Biología de Péptidos de la Fundación Clayton y uno de los coautores del artículo. "Gracias a este impresionante trabajo nuevo, ahora sabemos que hay algunas moléculas realmente importantes entre los cientos que estamos descubriendo ".

La investigación de Saghatelian había sugerido que CYREN estaba interactuando con el interruptor maestro de la vía más rápida, una proteína llamada Ku. Para determinar la naturaleza exacta de la interacción, El equipo de Karlseder trabajó con una región del genoma donde normalmente se suprime la reparación para evitar fusiones peligrosas:los extremos de los cromosomas, llamados telómeros. Los investigadores pueden alterar artificialmente los telómeros para activar la vía rápida, convirtiéndolo en un sistema modelo para probar los efectos de CYREN.

"Los telómeros ofrecen una gran herramienta de investigación porque realmente necesitan reprimir la reparación, pero hay formas de activar la maquinaria de reparación para que puedas estudiarla de forma muy controlada, "dice Nausica Arnoult, un investigador asociado de Salk y primer autor del artículo. El equipo de Salk lo hizo, y encontré que con CYREN presente, no se produjeron reparaciones después de que la célula copiara su ADN, sugiriendo que apaga el interruptor principal, Ku. Sin CYREN alrededor, La vía rápida de Ku estuvo activa tanto antes como después de la copia del ADN.

Debido a que los experimentos con telómeros no le dijeron mucho al equipo sobre la competencia entre las vías rápida y lenta, Arnoult utilizó luego herramientas moleculares para comparar la reparación en células vivas con y sin CYREN. Combinó las tijeras de ADN conocidas como CRISPR con genes de proteínas fluorescentes que se activarían mediante la reparación para poder cortar el ADN de formas específicas y ver en el color resultante qué vía había realizado la reparación. También analizó todas las interacciones de proteínas que tuvieron lugar.

Estos experimentos revelaron que CYREN se adhiere directamente a Ku para inhibir la vía rápida dependiendo del tiempo (antes o después de la copia del ADN) y del tipo de rotura del ADN (suave o irregular, por ejemplo). Su actividad puede incluso ajustar la proporción de reparaciones rápidas a lentas.

"Nuestro estudio muestra que CYREN es un regulador importante de la elección de la vía de reparación del ADN, "dice Karlseder, quien ocupa la cátedra Donald y Darlene Shiley en Salk. "El trabajo también apunta a la emocionante posibilidad de introducir daños en el ADN en las células cancerosas y usar CYREN para evitar que se reparen".