Notícies

Inici  >  Notícies > Es demostra experimentalment l'existència d'un camí per evitar les lesions...

Es demostra experimentalment l'existència d'un camí per evitar les lesions del DNA durant el procés de replicació

En el procés de replicació del DNA, se separen les dues cadenes que actuen de motlle per sintetitzar una cadena complementària, la qual s’unirà a cadascuna de les cadenes inicials per crear dues molècules de DNA idèntiques a l’original.

En el procés de replicació del DNA, se separen les dues cadenes que actuen de motlle per sintetitzar una cadena complementària, la qual s’unirà a cadascuna de les cadenes inicials per crear dues molècules de DNA idèntiques a l’original.

Quan en una de les dues cadenes derivades del DNA original que s’està replicant hi ha una lesió, concretament en l’anomenada cadena conductora, la polimerasa deixa de sintetitzar les bases, i per tant, atura el procés de replicació

Quan en una de les dues cadenes derivades del DNA original que s’està replicant hi ha una lesió, concretament en l’anomenada cadena conductora, la polimerasa deixa de sintetitzar les bases, i per tant, atura el procés de replicació

La intervenció d’una proteïna de tipus helicasa (UvsW) que promou la unió de les cadenes de DNA permet crear una estructura intermèdia (unió de Holliday) a partir de la cadena ja replicada sense lesió.

La intervenció d’una proteïna de tipus helicasa (UvsW) que promou la unió de les cadenes de DNA permet crear una estructura intermèdia (unió de Holliday) a partir de la cadena ja replicada sense lesió.

La proteÏna UvsW, juntament amb l’acció coordinada de la polimerasa, permet que el sistema torni al punt de partida, un cop superada la seqüència amb lesió.

La proteÏna UvsW, juntament amb l’acció coordinada de la polimerasa, permet que el sistema torni al punt de partida, un cop superada la seqüència amb lesió.

30/11/2012

Recerca

Les lesions del DNA són molt habituals —a l’entorn d’un milió de lesions al dia per cèl·lula—, atès que són cadenes molt llargues en què sovint falta una base o bé han estat danyades. Aquestes lesions poden provocar la interrupció del procés de replicació del DNA, fet que pot degenerar en la mort de la cèl·lula. Per evitar aquestes lesions, existeixen diversos camins —bypass— que permeten «saltar» la lesió per continuar el procés de replicació del DNA. Un d’aquests camins s’ha pogut mostrar sencer experimentalment in vitro mitjançant tècniques de manipulació de molècules individuals en un treball publicat avui a Science i que ha liderat la investigadora de la Universitat de Barcelona Maria Mañosas. 

«Aquest camí s’havia proposat als anys setanta i ara l’hem pogut demostrar experimentalment en un sistema víric mitjançant la manipulació de molècules individuals que, al contrari que les tècniques tradicionals de bioquímica que treballen amb un gran nombre de molècules, permet estudiar com una proteïna fa un treball en temps real sobre una sola molècula», explica Mañosas, investigadora del Departament de Física Fonamental de la UB, adscrit al campus d’excel·lència internacional BKC.

Per poder estudiar les molècules individuals s’han utilitzat pinces magnètiques, una tècnica que consisteix a preparar molècules de DNA unides, d’una banda, a boletes magnètiques d’un micròmetre i, de l’altra, a una superfície de vidre. Un sistema d’imants genera un camp magnètic que permet manipular les boletes i aplicar-hi forces. Amb aquest sistema es poden mesurar canvis de longitud de les cadenes de DNA mitjançant la visualització en una pantalla de les boletes magnètiques. Segons Mañosas, «es pot inferir l’activitat de proteïnes sobre el DNA a través de la mesura dels canvis en l’extensió de la molècula. Els canvis són generats pel treball de les proteïnes».   
 
L’estratègia de canvi de motlle
 
En el procés de replicació del DNA, se separen les dues cadenes que actuen de motlle per sintetitzar una cadena complementària, la qual s’unirà a cadascuna de les cadenes inicials per crear dues molècules de DNA idèntiques a l’original. En aquesta reacció actuen, entre d’altres, les polimerases, uns enzims encarregats de sintetitzar les cadenes de DNA. Quan en una de les dues cadenes derivades del DNA original que s’està replicant hi ha una lesió, concretament en l’anomenada cadena conductora, la polimerasa deixa de sintetitzar les bases, i per tant, atura el procés de replicació. «Aturar aquest procés pot comportar problemes en els mecanismes de creixement de les cèl·lules», explica Mañosas. «Quan tot el mecanisme de replicació (replisoma) es desassembla, s’inicia el camí de bypass estudiat en aquest treball», assenyala l’autora, que és membre del Centre d’Investigació Biomèdica en Xarxa de Bioenginyeria, Biomaterials i Nanomedicina (CIBER-BBN) i investigadora de la Universitat de París.
 
El procés estudiat s’inicia amb la intervenció d’una proteïna de tipus helicasa (UvsW) que promou la unió de les cadenes de DNA, fenomen conegut com a hibridació del DNA. Aquesta proteïna també és capaç de crear una estructura intermèdia (unió de Holliday) a partir de la cadena ja replicada sense lesió i, juntament amb l’acció coordinada de la polimerasa, fer que el sistema torni al punt de partida, un cop superada la seqüència amb lesió, i reiniciar la reacció de replicació. «Per tant, la informació perduda quan una cadena està danyada es pot recuperar a partir de l’altra cadena intacta, que actua com a còpia de seguretat; fenomen que es coneix com a estratègia de canvi de motlle. En el treball també hem estudiat els mecanismes de regulació d’aquest camí, així com la velocitat d’actuació de l’helicasa UvsW, que és de 1.500 bases per segon, una de les més ràpides que es coneixen», conclou Mañosas.
 
La reparació de lesions en el DNA és fonamental en moltes malalties. Conèixer a fons aquests fenòmens podria permetre actuar sobre proteïnes que tenen funcions similars a la UvsW en humans, la disfunció de les quals té un paper rellevant en diverses patologies. En aquest sentit, actualment Mañosas treballa en l’estudi d’una proteïna humana anomenada HARP per conèixer com funciona, ja que se sap que té un rol important en el procés de manteniment del genoma i la seva disfunció està relacionada amb alguns tipus de càncer.

Article:

Maria Manosas, Senthil K. Perumal, Vincent Croquette i Stephen J. Benkovic. Direct Observation of Stalled Fork Restart via Fork Regression in the T4 Replication System. Science, 30 November 2012: 1217-1220. DOI:10.1126/science.1225437.

Animació:

 

 

 

 

 

Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir als rss de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al butlleti de la universitat de barcelona
Membre de: Dos Campus d'Excel·lència Internacional logo del leru - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona