Todos los días, a cada momento, nuestro ADN está sufriendo daños. Pero la gran mayoría de ellos no llegan a producir una consecuencia severa. Si no fuese así, probablemente no podríamos sobrevivir. Por suerte, la biología está equipada con una suerte de herramientas para reparar aquello que se estropea en lo más profundo de nuestras células. Y ahora, gracias a las técnicas más avanzadas, hemos conseguido "ver" cómo es esta molécula a un nivel prácticamente atómico.
Una "foto" del "supervisor" del ADN
La molécula conocida como ATR quinasa (o ATR cinasa) es la encargada de activar el sistema de reparación integrado de la célula en respuesta al daño ocasionado sobre el ADN. Esta molécula "supervisa" el estado y "avisa" a otras moléculas y mecanismos para que corrijan cualquier mutación y otro tipo de errores que podrían dañar sin remedio a nuestro ADN.
"La ATR quinasa es la proteína apical para hacer frente a los daños en el ADN y al estrés de replicación", explicaba para la prensa Gang Cai, profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hefei, en China, y autor principal del artículo. "Durante mucho tiempo ha sido una cuestión vital determinar el mecanismo de activación de esta ATR. Es decir, cómo responde al daño del ADN y cómo se activa".
Ahora, el equipo de Cai ha conseguido crear una imagen de esta proteína a una resolución sin precedentes y están empezando a comprender cómo funciona. Para ello utilizaron **técnicas de criomicroscopía electrónica con las que obtuvieron imágenes del complejo Mec1-Ddc2, que es el equivalente en levaduras a nuestra ATR (y es prácticamente igual, por lo que podemos hablar de ambas sin que exista una clara diferencia) y su molécula de señalización, a una resolución de 3.9 ångströms.
Para que nos hagamos una idea, esto es apenas ocho veces el tamaño de un solo átomo de helio. Lo que han obtenido es la imagen digital de la forma que tiene dicha proteína, creando un modelo que podría ayudarnos a comprender mejor por qué esta se une al ADN estropeado y cómo "avisa" al resto de componentes** para que hagan su trabajo reparando la doble hélice. Esto nos interesa muchísimo, porque la ATR quinasa ha sido durante mucho tiempo un objetivo terapéutico potencial, que podría permitirnos desarrollar nuevos tratamientos en el futuro.
¿Cómo se repara el ADN?
En las células humanas, muchos factores pueden causar daños en el ADN. Hasta un millón de lesiones moleculares por célula se producen al día. Esto puede alterar o eliminar la capacidad de la célula de transcribir el gen que codifica el ADN afectado, estropeándolo sin remisión. En otras ocasiones las lesiones producen mutaciones potencialmente nocivas en el genoma de la célula.
Esto puede poner en peligro la supervivencia de sus células hijas a la hora de la mitosis, la división celular. Por consiguiente, el proceso de reparación del ADN ha de estar constantemente activo, respondiendo a daños a la estructura del ADN. Existen muchos mecanismos, los cuales no podemos tratar en este texto con total profundidad, aunque su investigación ha sido merecedora de un Nobel.
Como resumen, podemos decir que el ADN cuenta con un sistema de reparación in situ, inmediato, que arregla errores sencillos; otro consistente en cortar y pegar trozos de cadena que están mal; otro que arregla el "cierre de la cadena" y el "apareamiento de las bases", etc.
Para que estos funcionen hace falta el papel de moléculas como la ATR quinasa. Esta molécula está especializada en detectar algunos de los errores del ADN y poner a la célula en cuarentena, activando el proceso de reparación. Algunos problemas asociados con esta molécula producen enfermedades graves, como el síndrome de Seckel o patologías asociadas a la ataxia telangiectasia.
La lucha contra el cáncer
Pero conocer mejor esta molécula podría ayudarnos a mucho más. La información estructural de alta resolución obtenida por los investigadores reveló los sitios reguladores de la quinasa ATR, que están listos para activarse en el primer indicio de daño en el ADN*. Si conseguimos entender con precisión este mecanismo podríamos crear nuevas terapias que nos ayuden, por ejemplo, a luchar contra el cáncer.
El cáncer, grosso modo*, se produce como consecuencia de una pérdida de funcionalidad del ADN a partir de problemas en la cadena (mutaciones o similares). Pero el mismo mecanismo de reparación juega, a veces, en contra del bienestar de la célula, permitiendo que se replique una cadena estropeada.
Por eso, si comprendemos la forma que tiene de actuar este mecanismo, podremos anteponer mejores medidas de defensa ante los errores genéticos. El equipo de Cai planea desarrollar inhibidores de ATR más específicos y eficientes para explorar la posibilidad de mejorar los tratamientos contra el cáncer.
Todavía es pronto para saber qué consecuencias tendrá dicho desarrollo, y si veremos terapias adecuadamente aplicadas a partir de sus descubrimientos. Pero está claro que el avance hacia un mayor conocimiento del ADN es imparable. Y si no, que se lo digan a esta "foto" que tiene como resolución el tamaño de un átomo.