Extrañas estructuras de ADN vinculadas al cáncer

ARRIBA: G-cuádruplex paralelos WIKIMEDIA COMMONS, Thomas Splettstoesser

La pérdida de las enzimas TET, que desmetilan el ADN, puede causar cáncer. En ratones con deficiencia de TET, el ADN forma estructuras extrañas llamadas G-quadruplexes (G4s) y R-loops que pueden impulsar el desarrollo del cáncer, sugiere un estudio del 22 de diciembre en Nature Immunology.

El artículo es una gran contribución al campo de la biología del bucle G4/R, escribe Giovanni Capranico, biólogo molecular de la Universidad de Bolonia que no participó en el estudio, en un correo electrónico a The Scientist. El mayor avance es la evidencia fuerte y convincente de que las deleciones del gen TET causan una neoplasia maligna de células B, al menos en ratones, [que está] asociada con . . . G4s y R-loops, dice. Se notó que las estructuras de ácido nucleico no canónico ya estaban aumentadas en las células cancerosas, pero este artículo ha establecido una conexión mejor definida.

Anjana Rao, investigadora celular y molecular bióloga del Instituto de Inmunología de La Jolla, y su equipo describieron por primera vez el papel de las proteínas TET en la desmetilación del ADN en mamíferos en 2009. Desde entonces, Raos y otros grupos han descubierto que las proteínas TET están involucradas en la regulación de la expresión génica, el desarrollo embrionario y cáncer. Específicamente, los estudios han correlacionado las deficiencias de TET con los cánceres de glóbulos blancos. Entonces, Rao y sus colegas querían ver qué sucede cuando la TET está ausente de las células B maduras. 

Para investigar, los investigadores usaron una herramienta de modificación de ADN específica para crear ratones en los que los genes para dos de las tres enzimas TET de mamíferos, Tet2 y Tet3, se anulan en células maduras (CD-19 positivas). ) células B. Estos ratones con doble TET desactivado desarrollaron linfoma de células B en semanas, más rápidamente que los ratones a los que se les había eliminado Tet2  o Tet 3 de sus células B. Resultó parecerse a esta enfermedad humana llamada DLBCL [linfoma difuso de células B grandes]. DLBCL comienza en los centros germinales, que son el lugar donde las células T y las células B se juntan para producir anticuerpos, describe Rao. La estimulación de las células B que se produce allí provoca la proliferación, pero cuando se estimulan las células B knockout de TET dual, proliferan más rápidamente que las células B normales, lo que da lugar a un cáncer similar al DLBCL, añade Rao.

Cuando el equipo se enfoca en el nivel molecular, detectaron estructuras de ADN poco comunes llamadas G-quadruplexes y R-loops. Los bucles R aparecen en el ADN cuando el ARN se desliza entre las dos cadenas de ADN, mientras que los cuádruplex G son nudos en las propias cadenas de ADN. El ADN de ratones que carecían de TET2 y TET3 formaba estas estructuras con más frecuencia que los ratones con enzimas TET intactas. Y los G-quadruplex y R-loops dificultan las bifurcaciones de replicación, lo que lleva al estrés de replicación, una de las características del cáncer.

Estos G-quadruplex y R-loops impulsarán esta inestabilidad del genoma .

Luisa Cimmino, Universidad de Miami

Las enzimas TET desmetilan el ADN, pero su contraparte DNMT1 metila el ADN y en las células B deficientes en TET, donde se alteró este equilibrio, DNMT1 aumentó. Cuando los investigadores eliminaron el gen Dnmt1 de las células B maduras de ratones knockout para TET, el linfoma similar a DLBCL se desarrolló más tarde y los ratones sobrevivieron por más tiempo. Al mismo tiempo, los G-quadruplex y R-loops se volvieron más escasos. Sin embargo, según Rao, las células B que crecieron eventualmente fueron aquellas en las que la eliminación de DNMT falló mientras que las dos eliminaciones de TET tuvieron éxito.

Este es uno de los primeros artículos que muestra definitivamente cómo la deficiencia de TET puede causar inestabilidad genómica. Estos bucles G-quadruplex y R van a impulsar esta inestabilidad del genoma, dice Luisa Cimmino, bioquímica de la Universidad de Miami que no participó en el estudio, a The Scientist. Esto es algunas de las primeras pruebas que muestran eso en un modelo de cáncer. la conexión entre TET y la formación de estructuras de ADN desestabilizadoras y el contrapeso mediante la eliminación de la enzima opuesta DNMT1 convincente y novedosa. Agrega que la conexión es especialmente interesante porque las actividades de las enzimas (desmetilación y metilación de citosinas) [no] tienen nada que ver directamente con los G-quadruplexes y R-loops. Él señala que el mecanismo detrás de cómo las enzimas TET hacen que se formen las estructuras sigue sin estar claro. se había utilizado un inhibidor de DNMT1 en lugar de una deleción de DNMT1. Si bien Rao dice que planea concentrarse en las preguntas de investigación básicas persistentes que rodean las deficiencias de TET, señala que el primer autor Vipul Shukla, quien recientemente comenzó su propio laboratorio en la Universidad Northwestern, planea investigar esa idea más a fondo. Si aplica inhibidores de DNMT1 y estabilizadores G-quadruplex juntos, ¿podemos curar el cáncer? Tal vez podamos, dice ella.