Con ayuda de aprendizaje automático aplicado a la microscopía de fluorescencia de alto rendimiento, entre otras técnicas, Bárbara Martínez, del Centro Nacional de investigaciones Oncológicas (CNIO), y Raul Mostoslavsky, del Massachussets General Hospital (Boston, EE.UU.), han conseguido visualizar esta maquinaria de reparación del ADN a un detalle nunca antes visto, y han identificado nuevas proteínas reparadoras.
Estos resultados, diseñados en Boston y desarrollados entre esa ciudad y Madrid, podrían ayudar a desarrollar nuevas terapias contra el cáncer. La investigación se ha publicado en la revista Cell Reports.
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Tan pronto se produce un daño en el material genético, por ejemplo, una rotura de la doble cadena del ADN, la célula activa unos mecanismos de respuesta al daño que funcionan como “una llamada de emergencia”, detalla Martínez.
Rápidamente, unas proteínas se unen a esta lesión molecular para enviar señales de alarma, que serán reconocidas por otras proteínas especializadas en reparar el daño, explica una nota del CNIO.
“Sabiendo cómo se producen las lesiones en el ADN y cómo se reparan, conoceremos mejor cómo se desarrolla el cáncer y cómo podemos combatirlo. Todo nuevo descubrimiento en la reparación de ADN ayudará a desarrollar mejores terapias contra el cáncer, pero protegiendo nuestras células sanas”, detalla Martínez.
Hasta la fecha, un factor limitante para el seguimiento en el tiempo de la reparación del ADN era la imposibilidad de analizar la cantidad de datos generados de las imágenes tomadas por el microscopio.
Ahora los investigadores han empleado microscopía de fluorescencia de alto rendimiento para realizar miles de fotografías de las células después de inducirles un daño genético.
En una primera fase, introdujeron más de 300 proteínas diferentes en las células y evaluaron en un solo experimento si interferían en la reparación del ADN a lo largo del tiempo. Esta técnica ha permitido descubrir nueve nuevas proteínas que participan en este proceso de reparación.
Posteriormente, decidieron dar un paso más allá y monitorizaron visualmente las 300 proteínas después de generar el daño genético. Para ello, adaptaron una técnica clásica de microirradiación del ADN -que daña el ADN con ayuda de un láser UV- para poder usarla a gran escala por primera vez.
"Vimos que muchas proteínas se pegaban al ADN dañado y otras hacían justo lo contrario: se alejaban de las lesiones. Que se unan o se despeguen del ADN dañado para dar paso a otras proteínas reparadoras es una característica común de las proteínas reparadoras", detalla la investigadora, quien agrega: "Los dos fenómenos son relevantes".
Entre las proteínas descubiertas está PHF20. Los autores han demostrado que esta se despega de las lesiones segundos después de que se formen para facilitar la unión de 53BP1, una proteína muy importante para la reparación de las roturas.
Las células sin PHF20 no pueden reparar correctamente su ADN y son más sensibles a irradiación que las células normales.
Estas nuevas tecnologías ofrecen nuevas oportunidades para estudiar la reparación del ADN y su manipulación, según los autores.