La Real Academia de Ciencias de Suecia ha dado a conocer hoy el Premio Nobel de Química de 2015, tras los anuncios del Premio Nobel de Medicina y del Nobel de Física de los últimos días. El galardón ha sido finalmente para Tomas Lindahl, Paul Modrich y Aziz Sancar por sus estudios sobre los mecanismos de reparación del ADN.El Nobel de Química ha premiado las investigaciones sobre la reparación del ADN

A diario, nuestro ADN se ve sometido a numerosos daños externos, por culpa de la radiación ultravioleta, los radicales libres o sustancias carcinogénicas como el tabaco. Los procesos de división celular también provocan numerosos defectos en la molécula que porta nuestra información genética, que se ve obligada a reparar este tipo de daños cada día.

Para ello, nuestras células cuentan con una particular "caja de herramientas" que permite realizar la reparación del material genético defectuoso. Estos mecanismos, sin embargo, eran completamente desconocidos en la década de los setenta, una época en la que se creía que el ADN era una molécula biológica muy estable.

Reparar el ADN con herramientas moleculares

Los estudios de Tomas Lindahl (Francis Crick Institute y Clare Hall Laboratory, Reino Unido) demostraron que existía un sistema, denominado reparación por escisión de bases (base excision repair, en inglés), que evitaba que el material genético colapsara por culpa de los daños externos mencionados. En otras palabras, el sistema descubierto por Lindahl ofrecía una "estabilidad química" para la vida, como han destacado en el anuncio del Nobel de Química de 2015.

Nobel de Química

Posteriormente, Aziz Sancar (University of North Carolina, Estados Unidos) logró mapear el mecanismo de reparación por escisión de nucleótidos en respuesta a los efectos que produce la radiación ultravioleta sobre nuestras células. Sus estudios condujeron a la identificación de la fotoliasa, una enzima que tras ser activada por la luz visible, logra revertir el daño sobre el ADN al ser capaz de "romper" los emparejamientos que se producen entre las letras T-T (conocidos como dímeros de timina).

El mecanismo de la fotoliasa necesitaba luz para activarse. Pero existía también un sistema que funcionaba en la oscuridad, como describiera Sancar, a través de varias proteínas codificadas por los genes uvrA, uvrB y uvrC. Esta segunda maquinaria molecular era capaz de identificar los daños producidos por la radiación ultravioleta, subsanándolos posteriormente mediante dos cortes en el ADN y la eliminación de 12-13 nucleóticos de la región defectuosa.

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Estos dos mecanismos de reparación del ADN, premiados hoy con el Nobel de Química, no solo eran sistemas elegantes en su funcionamiento, sino que -con pequeñas diferencias- podían encontrarse en todos los organismos vivos, desde una simple bacteria a los seres humanos. ¿Qué ocurría durante la división celular? ¿Era posible que las células también contaran con una caja de herramientas moleculares para evitar los defectos en el ADN que aparecían durante este proceso?

Paul Modrich (Howard Hughes Medical Institute, Estados Unidos) investigó un tercer sistema de reparación que se activa en el momento en el que se detectan errores durante la división celular. Este mecanismo de reparación de desapareamiento de bases (mismatch repair, en inglés) logra reducir enormemente la tasa de error que sucede durante la replicación del ADN: el 99% de los defectos genéticos que ocurren en la división celular se subsanan gracias a este sistema.

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Además de los sistemas mencionados, nuestras células cuentan con otros mecanismos de reparación del ADN, que van corrigiendo los errores que aparecen como consecuencia de sustancias como el tabaco, la radiación solar y otras sustancias genotóxicas. ¿Qué sucede cuando estos daños no son revertidos de forma adecuada?Estas investigaciones han permitido el desarrollo de nuevos tratamientos contra el cáncer

Si uno de los componentes de los sistemas de reparación no funcionan, se producen mutaciones genéticas que aumentan las probabilidades de padecer cáncer. Como han demostrado recientes investigaciones, las células tumorales son capaces de "apagar" estos mecanismos de reparación, haciendo que el ADN se vuelva más inestable. La consecuencia es que las propias células malignas pueden mutar más fácilmente, favoreciendo que aparezcan resistencias a tratamientos como la quimioterapia.

Los estudios de Lindahl, Modrich y Sancar, galardonados hoy con el Nobel de Química, han permitido el desarrollo de nuevos fármacos contra el cáncer. Un ejemplo es el olaparib, un anticuerpo monoclonal que se emplea en la lucha contra los tumores de ovario. Como dijera el propio Modrich, "la investigación motivada por la curiosidad es realmente importante, ya que no sabes dónde te va a llevar, aunque algo de fortuna también ayude". Los estudios de la ciencia básica sobre mecanismos de reparación no solo se han aplicado en terapias innovadoras, sino que han sido hoy premiadas con la máxima distinción científica que puede conseguirse.