Desentrañar el mecanismo del superenrollamiento del ADN
El superenrollamiento del ADN, que consiste en que una hebra de ADN gire sobre sí misma, es importante en una serie de procesos biológicos, entre ellos la compactación del ADN. Además, ciertas enzimas como las topoisomerasas son capaces de cambiar la estructura del ADN para facilitar procesos como la replicación o la transcripción. Los socios del proyecto GYR REV MECH acaban de completar un estudio sobre el mecanismo del superenrollamiento en Thermotoga maritima (T. maritima), una bacteria hipertermófila cuyo hábitat son las fuentes de aguas termales. La temperatura ideal para este microbio es 80°C, característica que lo convierte en algo único dentro del mundo bacteriano. La girasa inversa, una enzima que también se encuentra presente en los organismos hipertermófilos, puede introducir superenrollamientos positivos en el ADN. En los últimos tiempos, dicha enzima ha despertado un gran interés en los círculos científicos debido a que tanto su arquitectura como su funcionamiento son excepcionales. Los científicos de REV GYR MECH estudiaron la girasa inversa desde un punto de vista biofísico. Su objetivo era establecer un modelo capaz de relacionar la arquitectura de sus dominios con la función enzimática. En concreto, los investigadores analizaron la forma en que se unen los nucleótidos y el ADN y la comunicación interdominios que facilita el superenrollamiento. El equipo de REV GYR MECH suprimió un dominio clave de la enzima, el denominado dominio traba («latch»). Su eliminación condujo a la pérdida de la cooperatividad en la unión de los nucleótidos y el ADN en el dominio, así como de la capacidad de distinguir entre los sustratos de ADN monocatenarios y bicatenarios. Por otra parte, la actividad de superenrollamiento se anuló por completo, lo que indica que el dominio latch es un componente esencial para el superenrollamiento positivo. Usando técnicas de cristalografía molecular, el equipo del proyecto desarrolló un modelo de la dinámica de funcionamiento de la girasa inversa. A continuación, validaron el modelo mediante experimentos de transferencia de energía por resonancia de fluorescencia (FRET). La unión de colorantes fluorescentes a las partes interactivas de la enzima (los dominios) permitió a los investigadores comprobar que, a temperaturas subfisiológicas y en presencia de moléculas grandes de ADN como plásmidos, los dominios de la enzima se voltean. Los resultados del proyecto sientan una base para desentrañar el complejo funcionamiento del ADN de un microbio de origen muy antiguo. Los frutos de la investigación podrían facilitar información sobre los mecanismos moleculares de las reacciones entre el ADN y otras enzimas.
