Nuevas técnicas para estudiar la reparación del ADN
Conocer el proceso de reparación del ADN resulta fundamental para el diseño de tratamientos eficaces. En el proyecto SM-DNA-REPAIR (New single-molecule techniques and their application in the study of DNA break repair) se fabricaron instrumentos biofísicos y se diseñaron técnicas para visualizar en tiempo real la dinámica de la reparación del ADN a escala molecular. El trabajo se centró en la helicasa-nucleasa AddAB y los complejos de mantenimiento estructural de cromosomas (SMC) de Bacillus subtilis. Estos complejos intervienen en la reparación del ADN y contribuyen a mantener la integridad del genoma. Cualquier alteración de su actividad puede provocar una enfermedad potencialmente mortal. Los miembros del consorcio lograron varios hitos significativos durante el periplo del proyecto. Se fabricó un sistema de pinzas ópticas y magnéticas con un microscopio óptico, una cámara CCD y microesferas magnéticas. Este sistema se empleó para determinar la dinámica de la translocación de AddAB y el papel crucial de secuencias reguladoras durante la reparación de las rupturas de la doble cadena de ADN. En especial, se obtuvo nueva información sobre los mecanismos de reconocimiento de Chi (crossover hotspot instigator), unas secuencias de puntos calientes de recombinación. Los resultados se publicaron en Molecular Cell en 2011 y en PNAS en 2013. En el proyecto SM-DNA-REPAIR se estudiaron también las partículas implicadas en las interacciones ADN-proteínas tras el desarrollo de pinzas ópticas con videomicroscopía y láser. De esta manera, fue posible determinar las fuerzas que intervienen en las interacciones biotina-estreptavidina así como determinar las curvas de fuerza-extensión de la doble cadena de ADN y el ARN. Los resultados se publicaron en JACS en 2013. Se logró adaptar un microscopio de fuerza atómica comercial (AFM) para visualizar el ADN en tampón líquido y aire a la increíble velocidad de una imagen por segundo. Con este sistema, fue posible conocer mejor la reacción de resección de AddAB así como la estequiometría de complejos proteicos como el SMC. La experiencia del equipo del proyecto y de los colaboradores en AFM permitió obtener resultados que se publicaron en numerosas revistas de renombre con comité ejecutivo. Los temas fueron: la dinámica de la doble cadena de ARN, la caracterización de la nanoestructura y la unión de péptidos al ADN. Además de al estudio de los mecanismos de reparación del ADN, las herramientas y las técnicas diseñadas en SM-DNA-REPAIR pueden aplicarse a otros campos. Se trata de herramientas valiosas en ámbitos como la ingeniería de tejidos, la ingeniería de proteínas y el desarrollo de biomateriales y medicamentos. También se pueden adaptar a la investigación destinada a mejorar la seguridad alimentaria a través de la optimización de cultivos y la cría de animales.
Palabras clave
Reparación del ADN, biofísico, AddAB, SMC, pinzas magnéticas, Chi, pinzas ópticas