Las células enfrentan el daño del ADN con estrategias de reparación innovadoras

Las células en nuestro cuerpo siempre están enfrentando amenazas que pueden dañar su ADN, que es el material genético que lleva las instrucciones para la vida. Este daño puede venir de dentro del cuerpo o del entorno. Cuando el ADN se daña, puede crear problemas durante la división celular, lo que puede llevar a varios problemas, incluyendo mutaciones, reorganizaciones de cromosomas o incluso la muerte celular.

Durante la replicación del ADN, unas proteínas especiales llamadas polimerasas leen el ADN y hacen copias de él. Si estas polimerasas se encuentran con ADN dañado, pueden dejar de funcionar, lo que lleva a una parada en el proceso de replicación. Si esta detención dura demasiado, la maquinaria necesaria para la replicación del ADN puede desmoronarse. Este fallo puede resultar en rupturas en el ADN, específicamente rupturas de un solo extremo, que pueden amenazar seriamente la capacidad de la célula para funcionar correctamente.

#Cómo las Células Manejan el Daño del ADN

Para evitar problemas graves por la replicación del ADN detenida, las células han desarrollado estrategias para manejar el daño del ADN. Dos estrategias principales que usan las células son el cambio de plantilla y la síntesis translesional (TLS).

#Cambio de Plantilla

El cambio de plantilla es un método donde la célula utiliza un mecanismo de respaldo para continuar la replicación del ADN a pesar del daño. Esto implica encontrar una sección similar de ADN que no esté dañada y usarla como plantilla para completar el proceso de replicación. Este método puede incluir técnicas como la Recombinación Homóloga y la reversión del tenedor.

La recombinación homóloga permite a la célula saltarse la sección dañada utilizando un trozo de ADN similar y sin daño. La reversión del tenedor ocurre cuando las hebras de ADN en el tenedor de replicación se pliegan sobre sí mismas, formando una estructura distinta. Este plegado puede ayudar a proteger el ADN y permitir que los procesos de reparación tengan lugar antes de continuar la replicación.

#Síntesis Translesional (TLS)

La segunda estrategia, la síntesis translesional, implica la reclutación de polimerasas especializadas que pueden replicar sobre áreas dañadas del ADN, incluso si eso significa introducir errores. Estas polimerasas, como las de la familia Y, pueden manejar bases dañadas que las polimerasas regulares no pueden.

TLS es una solución rápida pero a menudo comete errores, lo que lleva a mutaciones. A veces, las células están bien con estas mutaciones porque les permiten sobrevivir a corto plazo, especialmente después de estar expuestas a agentes dañinos como la radiación o ciertos químicos.

#El Rol de REV1 en la Tolerancia al Daño del ADN

Una proteína crítica en el proceso de TLS se llama REV1. REV1 ayuda a reclutar estas polimerasas especializadas a las áreas de ADN dañadas. Tiene varios dominios que le permiten interactuar con otras proteínas y facilitar el proceso de reparación.

En investigaciones con la mosca de la fruta Drosophila melanogaster, se encontró que REV1 juega un papel clave en ayudar a las células a tolerar y reparar el daño del ADN causado por agentes alquilantes, que son químicos que pueden añadir grupos voluminosos al ADN y detener el proceso de replicación. Las moscas que carecen de REV1 son mucho más sensibles a tratamientos dañinos en comparación con las que tienen la proteína REV1.

#Efectos de la Pérdida de REV1

Cuando los investigadores observaron moscas sin la proteína REV1, notaron que estas moscas tenían dificultades para sobrevivir después de estar expuestas a químicos que causan daño al ADN. La ausencia de REV1 llevó a un aumento en las rupturas de doble cadena y daño cromosómico en células que se dividen rápidamente, como las que se encuentran en tejidos larvales. Esto sugiere que REV1 es crucial para proteger a las células de daños severos cuando el ADN está bajo estrés.

En tejidos específicos, aquellos sin REV1 acumularon mucho ADN roto, llevando a la muerte celular. Si suficientes células mueren temprano en el proceso de desarrollo, el organismo puede no sobrevivir hasta la adultez.

#Diferencias en Tipos de Células

Curiosamente, los estudios han mostrado que la sensibilidad al daño del ADN puede variar significativamente entre organismos completos y células cultivadas. Por ejemplo, las células cultivadas en el laboratorio, conocidas como células S2, no mostraron la misma sensibilidad a agentes dañinos que sus contrapartes en las moscas de fruta vivas. Esto sugiere que el comportamiento de las células en cultivo puede no representar completamente cómo actuarían en un organismo vivo.

#Importancia de Múltiples Mecanismos de Reparación

Los investigadores han encontrado que los diferentes dominios dentro de la proteína REV1 trabajan juntos para ayudar a las células a responder al daño del ADN. La eliminación de secciones específicas de la proteína REV1 puede llevar a una mayor sensibilidad a agentes dañinos, indicando que cada parte de la proteína juega un papel en qué tan efectivamente la célula puede reparar el ADN dañado.

Ciertas mutaciones que afectan funciones específicas de REV1 hacen que las células sean significativamente más sensibles al daño del ADN. Esto muestra que, aunque un aspecto del proceso de reparación es crucial, múltiples funciones deben trabajar juntas para una tolerancia óptima al daño del ADN.

#Implicaciones para la Investigación del Cáncer

Entender cómo funciona la reparación del daño del ADN es vital en la investigación del cáncer porque muchos tratamientos contra el cáncer implican dañar el ADN en las células tumorales para matarlas. Al estudiar proteínas como REV1 y su papel en la reparación del ADN, los investigadores pueden descubrir nuevas estrategias para hacer que las células cancerosas sean más vulnerables a los tratamientos.

Suprimir la actividad de REV1 ha demostrado aumentar los efectos de ciertos fármacos de quimioterapia, lo que indica que apuntar a esta proteína podría ser un enfoque prometedor para mejorar las terapias contra el cáncer. Los investigadores también están explorando nuevos compuestos que inhiben REV1 para ver si pueden reducir la capacidad de reparación del ADN de las células cancerosas, haciéndolas más susceptibles a tratamientos existentes.

#Conclusión

En resumen, las células han desarrollado mecanismos complejos para lidiar con el daño del ADN, lo cual es crucial para la supervivencia y el mantenimiento de la estabilidad genética. Proteínas como REV1 juegan roles significativos en estos procesos ayudando a reparar el ADN dañado y permitiendo que las células continúen replicándose incluso en presencia de errores. Entender estos mecanismos puede brindar información sobre el tratamiento del cáncer y potencialmente llevar al desarrollo de nuevas terapias que apunten a las vías de reparación del ADN en las células tumorales.