Daño en el ADN y formación de G-quadruplexes

El ADN está compuesto de bloques de construcción llamados nucleótidos. Un tipo de nucleótido es la guanosina, que puede agruparse en secuencias llamadas G-runs. Estas G-runs pueden formar estructuras únicas conocidas como G-quadruplexes (G4s). Los G4s son importantes porque pueden jugar un papel en la regulación de genes, especialmente en momentos de estrés en nuestras células.

#El Papel del Daño en el ADN

Cuando nuestras células experimentan estrés oxidativo, el ADN puede dañarse. Un tipo común de daño ocurre en la guanosina cuando se oxida, convirtiéndose en una forma modificada llamada 8-oxoguanina (OG). Este tipo de daño puede afectar cómo se pliegan y funcionan los G4s.

Para reparar daños en el ADN como el OG, nuestras células utilizan un proceso de reparación llamado reparación de excisión de bases de parche corto (BER). Este proceso implica varios pasos. Primero, una enzima especial reconoce la base dañada y la elimina, dejando un hueco. Luego, otra enzima corta el ADN para crear un corte. Una tercera enzima ayuda a llenar el hueco con el nucleótido correcto y, finalmente, la cadena de ADN se sella de nuevo.

Entender cómo el daño en el ADN afecta la formación de G4 puede proporcionar información sobre la regulación de genes, especialmente en genes importantes para el crecimiento celular y la supervivencia.

#El Experimento

Los investigadores estaban interesados en cómo se forman los G4s en presencia de daño en el ADN, específicamente usando un sistema modelo que imita las condiciones en nuestros cuerpos. Diseñaron una construcción llamada duplex-G-quadruplex-duplex (DGD) que incluía secuencias ricas en G, como las que se encuentran en el promotor del gen VEGF, que es importante para la formación de vasos sanguíneos.

Usando técnicas como la dicromía circular (CD) y la resonancia magnética nuclear (NMR), examinaron cómo se formaban los G4s dentro de este andamiaje DGD. Probaron cómo diferentes condiciones, como la presencia de ciertas sales (como potasio o litio), afectarían el plegado de los G4s.

#Los Resultados

Los investigadores encontraron que los G4s se forman con éxito dentro de este modelo DGD. Cuando añadieron iones de potasio después de preparar el andamiaje de ADN, observaron cambios en las señales de CD y NMR, indicando que los G4s estaban adoptando sus estructuras esperadas. Medieron la velocidad a la que se plegaban los G4s y encontraron que esta velocidad variaba según si el ADN tenía daño y qué tipo de daño estaba experimentando.

Por ejemplo, cuando no había daño, los G4s se plegaban razonablemente rápido. Sin embargo, cuando estaban presentes ciertos tipos de daño, el plegado tardaba más. Curiosamente, si la estructura del G4 estaba en posiciones específicas relacionadas con el daño, el plegado podía hacerse incluso más rápido. Una disposición particular del ADN llevó a una velocidad de plegado que era más de 150 veces más rápida que la secuencia sin daño.

#El Papel de las Proteínas de Reparación

Los investigadores también tenían curiosidad acerca del papel de las proteínas de reparación en este proceso. Se investigó una proteína bien conocida, APE1. Esta proteína está involucrada en la reparación del ADN dañado y se ha demostrado que se une a estructuras G4. Cuando se añadió APE1 al proceso de plegado, encontraron que aceleraba la formación de G4s, sugiriendo que esta proteína podría ayudar en el plegado de estas estructuras en presencia de daño en el ADN.

#La Importancia de los Resultados

Estos resultados son significativos por varias razones. Primero, ayudan a aclarar cómo el daño en el ADN puede influir en la formación de G4s, que puede ser crítico para la regulación de genes bajo estrés. Segundo, ilustran cómo la posición de un daño en el ADN afecta la velocidad del plegado de G4, proporcionando información sobre el comportamiento complejo del ADN en células vivas.

Entender la dinámica de plegado de los G4s podría tener implicaciones sobre cómo se expresan los genes durante situaciones estresantes, lo que podría ayudar en campos como la investigación del cáncer, donde entender la regulación de genes es crucial.

#Direcciones Futuras

Aún hay muchas preguntas por explorar. Por ejemplo, los investigadores notaron que sus modelos podrían no representar todas las condiciones que se encuentran en las células. Estudios futuros podrían examinar cómo otras estructuras relacionadas con los G4s, como componentes de ARN u otras estructuras de ADN como los i-motifs, podrían afectar el proceso de plegado.

Además, un análisis de alta resolución podría ayudar a revelar las formas exactas de las formaciones de G4 cuando el ADN está dañado, lo que podría proporcionar más claridad sobre su papel en la regulación de genes.

#Conclusión

Este estudio resalta la relación intrincada entre el daño en el ADN, la formación de G4 y la regulación de genes. Al descubrir cómo se forman las estructuras G4 en el contexto de ADN dañado, los investigadores pueden obtener una comprensión más profunda de las respuestas celulares al estrés, lo que podría abrir nuevas vías para intervenciones terapéuticas en enfermedades donde estos procesos se descontrolan.