Formación de ADN de hélice cuádruple rastreada en células humanas vivas por primera vez
Crédito: CC0 Dominio público
El ADN por lo general adopta la forma clásica de doble hélice descubierta en 1953: dos hebras enrolladas una alrededor de la otra. Se han formado varias otras estructuras en tubos de ensayo, pero esto no significa necesariamente que se formen dentro de células vivas.
Estructuras de hélice cuádruple, llamadas cuádruplex G de ADN (G4), se han detectado previamente en las células. Sin embargo, la técnica utilizada requería matar las células o usar altas concentraciones de sondas químicas para visualizar la formación de G4, por lo que hasta ahora no se ha rastreado su presencia real dentro de las células vivas en condiciones normales.
Un equipo de investigación de la Universidad de Cambridge, el Imperial College de Londres y la Universidad de Leeds han inventado un marcador fluorescente que puede adherirse a G4 en células humanas vivas, permitiéndoles ver por primera vez cómo se forma la estructura y qué papel desempeña en las células.
El estudio se publica hoy en Nature Chemistry.
Repensando la biología del ADN
Uno de los investigadores principales, el Dr. Marco Di Antonio, quien comenzó el trabajo en la Universidad de Cambridge en el laboratorio del profesor Sir Shankar Balasubramanian y ahora dirige un equipo de investigación en el Departamento de Química de Imperial, dijo: «Por primera vez, hemos podido probar que el ADN de hélice cuádruple existe en nuestras células como un estructura estable creada por ce normal procesos llulares. Esto nos obliga a repensar la biología del ADN. Es una nueva área de la biología fundamental y podría abrir nuevas vías en el diagnóstico y la terapia de enfermedades como el cáncer.
«Ahora que podemos rastrear los G4 en tiempo real en las células, podemos preguntarnos directamente cuál es su papel biológico es. Sabemos que parece ser más frecuente en las células cancerosas y ahora podemos investigar qué papel está jugando y potencialmente cómo bloquearlo, potencialmente ideando nuevas terapias».
El equipo cree que los G4 se forman en el ADN para mantenerlo abierto temporalmente y facilitar procesos como la transcripción, donde se leen las instrucciones del ADN y se fabrican las proteínas. Esta es una forma de ‘expresión génica’, en la que se activa parte del código genético en el ADN.
Los G4 parecen estar asociados más a menudo con genes implicados en el cáncer y se detectan en mayor número dentro del cáncer. células. Con la capacidad ahora de obtener imágenes de un solo G4 a la vez, el equipo dice que podrían rastrear su papel dentro de genes específicos y cómo se expresan en el cáncer. Este conocimiento fundamental podría revelar nuevos objetivos para fármacos que interrumpan el proceso.
Formación natural
El avance del equipo al poder obtener imágenes de G4 individuales vino con un replanteamiento de los mecanismos que generalmente se usan para sondear el funcionamiento de las células. Anteriormente, el equipo había usado anticuerpos y moléculas que podían encontrar y unirse a los G4, pero estos necesitaban concentraciones muy altas de la molécula «sonda». Esto significaba que las moléculas de la sonda podrían estar interrumpiendo el ADN y causando que se formaran G4, en lugar de detectar su formación natural.
Dr. Aleks Ponjavic, ahora académico en las Facultades de Física y Astronomía y Ciencia de los Alimentos y Nutrición de la Universidad de Leeds, dirigió conjuntamente la investigación en el laboratorio del profesor Sir David Klenerman y desarrolló el método para visualizar el nuevo marcador fluorescente con microscopía.
Él dijo: «Los científicos necesitan sondas especiales para ver moléculas dentro de las células vivas, sin embargo, estas sondas a veces pueden interactuar con el objeto que estamos tratando de ver. Mediante el uso de microscopía de molécula única, podemos observar sondas a 1000- veces las concentraciones más bajas que las utilizadas anteriormente. En este caso, nuestra sonda se une al G4 durante solo milisegundos sin afectar su estabilidad, lo que nos permite estudiar el comportamiento del G4 en su entorno natural sin influencia externa».
Para el nuevo sonda, el equipo utilizó una molécula fluorescente muy «brillante» en pequeñas cantidades que fue diseñada para adherirse a los G4 con mucha facilidad. Las pequeñas cantidades significaban que no podían esperar obtener imágenes de cada G4 en una célula, sino que podían identificar y rastrear G4 individuales, lo que les permitía comprender su función biológica fundamental sin perturbar su prevalencia y estabilidad general en la célula.
El equipo pudo demostrar que los G4 parecen formarse y disiparse muy rápidamente, lo que sugiere que solo se forman para realizar una determinada función y que, potencialmente, si duran demasiado, podrían ser tóxicos para los procesos celulares normales.
Explorar más
La forma de hélice cuádruple del ADN puede ayudar en el desarrollo de terapias dirigidas contra el cáncer Más información: Visualización de una sola molécula de formación de ADN 1 G-quadruplex en células vivas’ por Marco DiAntonio et al. se publicará en Nature Chemistry (2020). DOI: 10.1038/s41557-020-0506-4 Información de la revista: Nature Chemistry
Proporcionado por Imperial College London Cita: Formación de ADN de hélice cuádruple rastreada en humanos vivos células por primera vez (20 de julio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-formation-quadruple-helix-dna-tracked.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.