Los científicos revelan cómo una 'máquina molecular' en las células bacterianas previene la torsión fatal del ADN, lo que podría ser crucial en el desarrollo de nuevos tratamientos antibióticos.

La replicación del ADN es vital para todas las formas de vida, pero en algunos organismos se puede prevenir mediante giros en la secuencia del ADN, llamados 'superenrollamientos'. Si se permite que se acumulen demasiados superenrollamientos, las células vitales para mantener la vida morirán.

Una máquina molecular llamada ADN girasa, que se encuentra en las células bacterianas pero no en las células humanas, relaja los giros para permitir que la replicación del ADN continúe con normalidad, pero hasta ahora había una comprensión limitada de cómo se hace esto en tiempo real en células vivas reales.

El proceso es de particular interés para los desarrolladores de medicamentos porque si la ADN girasa se puede interrumpir con éxito, ya que funciona para detener los giros que ocurren en las células del ADN bacteriano, las bacterias morirán y se evitará la amenaza de infección para el huésped.

Resplandor amarillo

El equipo de la Universidad de York, en colaboración con el Centro John Innes, Oxford, y la Universidad Adam Mickiewicz, Polonia, usó un microscopio láser especial para iluminar una proteína fluorescente, lo que hace que la ADN girasa brille de color amarillo. Esto permitió a los científicos ver el interior de una célula bacteriana y, por primera vez, observe cómo la maquinaria molecular previene las torsiones en el ADN.

Profesor Mark Leake, de los Departamentos de Biología y Física de la Universidad de York, dijo:"Mediante el uso de proteínas fluorescentes modificadas, se puede hacer que la ADN girasa brille de color amarillo, mientras que la maquinaria celular, que se utiliza para replicar el ADN, se puede etiquetar con una proteína diferente de color rojo brillante.

"Estos colores separados se pueden dividir en diferentes canales de detección para permitir que se observe la ubicación precisa de la ADN girasa en relación con el punto exacto en el que la replicación del ADN está ocurriendo realmente dentro de una sola célula bacteriana viva".

Los investigadores han descubierto que la ADN girasa concentra sus actividades de torsión-relajación justo en frente del punto en el que el ADN se está replicando en una célula.

Nanoescala

El profesor Leake dijo:"Las máquinas moleculares que realizan la replicación del ADN se desplazan a lo largo del ADN, pero este trabajo puede resultar en pequeños giros de ADN a nanoescala que se acumulan frente a la maquinaria de replicación, como cables enredados en la parte posterior de su televisor.

"Ahora hemos demostrado que varias decenas de moléculas de ADN girasa se unen activamente a una zona directamente en frente de la maquinaria de replicación y relajan las nano-torsiones del ADN más rápido de lo que la propia maquinaria de replicación se mueve a lo largo del ADN.

"Básicamente, evitan que se forme una 'barrera de torsión' que evitaría que la maquinaria de replicación se desplazara a lo largo del ADN, detener la replicación, y matar la celda ".

Superbichos

La ADN girasa es un objetivo de varios antibióticos diferentes, pero con varios 'superbichos' emergentes que son resistentes a los antibióticos, Existe una necesidad más urgente de comprender cómo operan las células bacterianas en tiempo real.

El profesor Leake dijo:"Ahora que sabemos cómo la ADN girasa realmente desempeña su papel dentro de las bacterias vivas, Podemos ayudar en el diseño de nuevos tipos de medicamentos que pueden evitar que la ADN girasa funcione. lo que permitirá que los medicamentos sean más específicos y, en última instancia, eliminen las peligrosas infecciones bacterianas en los seres humanos.

"Las células humanas tienen mecanismos similares para resolver los giros del ADN, pero utilizando diferentes máquinas moleculares, y nuestro trabajo sobre la ADN girasa en bacterias nos brinda información valiosa sobre los mecanismos generalizados que gobiernan el funcionamiento de esta clase de biomoléculas notables para todos los organismos ".