Los científicos observan cómo las bacterias reparan el ADN roto en tiempo real para ver exactamente cómo

La reparación de las roturas de genes de forma rápida y completa puede ser una cuestión de vida o muerte para la mayoría de los organismos. Incluso los cambios más simples en la secuencia corren el riesgo de una catástrofe, especialmente si el código modificado es responsable de una función crítica.

Durante el último medio siglo, los biólogos han estudiado los mecanismos involucrados en el ensamblaje de la mayoría de los pasos clave involucrados en hacer reparaciones incondicionales en el ADN. Sin embargo, parte del proceso siguió siendo frustrantemente confuso.

Etiquetando enzimas clave y ADN con etiquetas fluorescentes y observando cómo se desarrolla el proceso de reparación en tiempo real en Escherichia coli Model, investigadores de la Universidad de Uppsala en Suecia completaron los detalles faltantes sobre cómo las bacterias encuentran las plantillas en las que confían para mantener las reparaciones genéticas sin errores.

Un truco que utilizan la mayoría de los seres vivos para mantener su código en orden es el proceso recombinación homóloga, el equivalente biológico de comparar dos versiones diferentes de un script para asegurarse de que la versión no introdujo ningún error accidentalmente.

Al colgar una copia intacta de la secuencia junto a la tarea de reparación, la celda puede garantizar que no se produzcan cambios cuando los extremos cortados se peguen entre sí.

Los biólogos moleculares saben desde hace algún tiempo que RecA. Proteína recombinasa Desempeña un papel importante en la gestión de este proceso. Es una enzima importante para mantener la integridad del ADN. copia de ella Se encuentra en casi todas las especies estudiadas.

Cuando la ‘escalera’ de doble hebra del ADN se rompe por completo, un grupo de proteínas trabaja para recoger los extremos cortados y recortarlos cuidadosamente para que RecA pueda asentarse y hacer su trabajo.

Estirándose en un bloque largo, esta proteína incluye una hebra de proteína y ADN que es capaz de adherirse tanto a la hebra rota como a una segunda hebra intacta de ADN intacto.

Muchos eruditos lo saben. A partir de ahí, el cable debe encontrar la secuencia correcta para que sirva como punto de comparación. La forma en que las hebras conducen esta investigación en un tiempo lo suficientemente corto ha sido un misterio durante la mayor parte de los 50 años, uno que se multiplica a través de los millones de pares de bases que deben examinarse en medio de los complejos giros y vueltas del cromosoma.

Para comprender mejor el tiempo y la navegación de la enzima en el trabajo, los investigadores desarrollaron miles de bacterias coli Las células están dentro de una serie de canales diminutos que les han permitido rastrear bacterias individuales mientras experimentan.

Con las células en su lugar, los científicos hicieron pequeñas rupturas en el ADN usando CRISPR Edición de genes, marcando los extremos cortados con marcadores fluorescentes para visualizar el sitio de la fractura bajo el microscopio.

«El chip de cultivo de microfluidos nos permite seguir simultáneamente el destino de miles de bacterias individuales y controlar la alteración del ADN causada por la tecnología CRISPR de manera oportuna». Él dice Jacob Wiktor, biólogo molecular de la Universidad de Uppsala.

Finalmente, use Anticuerpos Para ubicar los hilos de RecA cuando se instalaron y comenzaron a buscar en su biblioteca.

Informe una alerta química al equipo cuando se haya completado todo el proceso de reparación. En promedio, solo tomó 15 minutos para bacterias coli para terminar el trabajo.

Sorprendentemente, solo tomó nueve de esos minutos para que la proteína encontrara la plantilla correcta.

El secreto parece estar en la construcción de las hebras de la nucleoproteína RecA. Este hilo atraviesa la célula, agarra el cromosoma y se desliza hacia abajo en busca de una coincidencia con la secuencia en su agarre.

Si bien esto puede no parecer tan efectivo, en realidad no es diferente de caminar metódicamente arriba y abajo de los pasillos de la biblioteca en busca de un libro que coincida con el número de clasificación del catálogo.

«Dado que los extremos del ADN están incrustados en estas fibras, es suficiente que cualquier segmento de las hebras encuentre la preciosa plantilla, por lo que la búsqueda se reduce teóricamente de tres a dos dimensiones», agregó. Él dice Arvid Geno.

«Nuestro modelo sugiere que esta es la clave para una reparación de simetría rápida y exitosa».

Si bien esta investigación se ha realizado con bacterias, el hecho de que RecA sea similar en toda la biosfera la hace relevante para nuestros cuerpos.

Ahora que sabemos cómo funciona el proceso, podemos comenzar a buscar señales de situaciones en las que la reparación de nuestro ADN falla, abriendo el camino para comprender los orígenes de enfermedades como cáncer.

Esta investigación fue publicada en naturaleza temperamental.