Uno de los mayores ayudantes en los esfuerzos continuos de nuestro cuerpo para prevenir las mutaciones del ADN (mutaciones que pueden conducir al cáncer) es en realidad bastante pequeño. Electrones como resulta, puede indicar a las proteínas que reparan el ADN para reparar el daño del ADN. Más específicamente, el movimiento de electrones a través del ADN, viajando entre proteínas reparadoras unidas a la doble hélice, ayuda a nuestras células a buscar errores que surgen regularmente en nuestro ADN.

Conocido como transporte de carga de ADN, Este proceso bioquímico fue descubierto por primera vez a principios de la década de 1990 por Jacqueline Barton de Caltech, el profesor de química John G. Kirkwood y Arthur A. Noyes, a través de experimentos de química utilizando ADN sintético. Luego, su grupo de investigación encontró evidencia de que esta química de transporte de carga podría ser utilizada por proteínas de reparación del ADN bacteriano. Ahora, Un nuevo estudio muestra que el transporte de carga del ADN también está en funcionamiento en las versiones humanas de las proteínas reparadoras del ADN, y que las interrupciones de este proceso pueden estar relacionadas con el cáncer.

"Hemos descubierto que una mutación en una proteína de reparación del ADN asociada con el cáncer puede interrumpir el transporte de electrones a través del ADN, "dice Barton, quien también es el presidente de liderazgo de Norman Davidson de la División de Química e Ingeniería Química. Ella es la coautora de un nuevo Química de la naturaleza artículo sobre el trabajo que aparece en línea el 18 de junio. "El trabajo proporciona una estrategia para pensar en cómo posiblemente estabilizar estas proteínas reparadoras y restaurar su capacidad para llevar a cabo señales de largo alcance a través del ADN, para que las proteínas reparadoras puedan encontrar y corregir las mutaciones en el ADN antes de que produzcan cáncer ", dice.

Los investigadores de Caltech comenzaron a investigar las conexiones entre el transporte de carga de ADN y el cáncer después de que sus colegas del Norris Comprehensive Cancer Center de la Universidad del Sur de California (USC) los contactaron sobre una mutación inusual en una proteína de reparación del ADN llamada MUTYH que había sido identificada en una familia de pacientes con cáncer. Los investigadores de la USC y Caltech unieron fuerzas con científicos de la Universidad de Michigan, y finalmente aprendí que la mutación, llamado C306W, afectó una porción de la proteína de reparación del ADN que normalmente ayuda a mantener un grupo de átomos de hierro y azufre en su lugar dentro de la proteína.

Si bien otras mutaciones en la proteína de reparación MUTYH se han relacionado con el cáncer anteriormente, esta fue la primera vez que la mutación se asoció con el grupo hierro-azufre en la proteína. ¿Por qué es tan importante? Estos cúmulos de hierro y azufre son la base de cómo las proteínas reparadoras llevan a cabo la química de transporte de carga del ADN.

El transporte de carga de ADN se utiliza para reparar el ADN de la siguiente manera:Varias proteínas de reparación de ADN se unen a la doble hélice en diferentes lugares. Luego, los electrones se envían viajando por el ADN de una proteína a otra, como si la doble hélice actuara como un cable eléctrico. Si el ADN está intacto, sin daño, el electrón atraviesa y alcanza la siguiente proteína reparadora, indicándole que se desprenda de la hebra de ADN. Si hay daños en el camino, sin embargo, el electrón no llegará a la siguiente proteína reparadora del ADN. La proteína reparadora permanece unida al ADN y continúa avanzando hacia el daño. Es como un electricista que encuentra una ruptura en la línea.

"Estas proteínas reparadoras del ADN pueden deslizarse a lo largo del ADN, escaneo de mutaciones, "dice Phillip Bartels, un becario postdoctoral en química y uno de los tres autores principales del nuevo estudio. "El daño del ADN rompe el 'cable, 'impidiendo que el electrón llegue a la siguiente proteína ".

Los grupos de hierro-azufre en las proteínas de reparación del ADN son la fuente de electrones. Cuando las proteínas obtienen un electrón a través de este grupo, su afinidad por el ADN disminuye y se desprenden del ADN. Cuando las proteínas pierden un electrón, aumenta su afinidad por el ADN. El proceso de perder y ganar electrones se conoce como química redox.

"Esta química redox reversible actúa como un interruptor de encendido y apagado para controlar la unión de proteínas al ADN, "dice la estudiante de posgrado Elizabeth (Liz) O'Brien, quien dirigió un estudio relacionado que muestra que el transporte de carga de ADN está trabajando en la replicación del ADN.

En el nuevo estudio, Los científicos realizaron una serie de experimentos electroquímicos que demostraron que la mutación C306W en la proteína de reparación MUTYH provoca que el grupo de hierro-azufre se degrade cuando se expone al oxígeno. Una vez degradado, la proteína reparadora MUTYH no puede hacer su trabajo.

En el futuro, este tipo de investigación podría conducir a diagnósticos útiles para los pacientes con cáncer o incluso a la medicina personalizada. "Esto es solo la punta del iceberg, ", dice Bartels." Puede haber otras mutaciones en pacientes con cáncer además de C306W que interrumpen de manera similar este proceso de transporte de carga ".