Cercetătorii canadieni au descoperit o proteină care poate opri direct deteriorarea ADN-ului. Un nou studiu arată că proteina pare, teoretic, să poată fi integrată în orice organism, ceea ce o face un candidat promiţător pentru un vaccin împotriva cancerului.
Proteina C de răspuns la deteriorarea ADN (DdrC) a fost descoperită într-o bacterie mică şi rezistentă numită Deinococcus radiodurans.
DdrC pare să fie foarte eficientă în detectarea daunelor ADN, oprindu-le şi alertând celula să înceapă procesul de reparare.
Cea mai bimportantă caracteristică a DdrC ar putea fi faptul că este destul de autonomă, făcându-şi treaba fără ajutorul altor proteine.
Ar trebui să fie relativ uşor ca gena ddrC să fie transferată în aproape orice alt organism pentru a îmbunătăţi sistemele de reparare a ADN-ului, după cum au descoperit cercetătorii de la Universitatea Western din Canada când au introdus-o în E. coli.
„Spre marea noastră surpriză, aceasta a făcut de fapt bacteria de peste 40 de ori mai rezistentă la deteriorarea cauzată de radiaţiile UV”, spune biochimistul Robert Szabla, primul autor al noii lucrări, într-un comunicat.
„Acesta pare a fi un exemplu rar în care avem o singură proteină şi aceasta este cu adevărat ca o maşină autonomă”.
O proteină nou descoperită opreşte deteriorarea ADN-ului. Proteina de reparare a ADN-ului, numită DdrC, a fost descoperită la bacteria D. radiodurans. Canadian Light Source, august 2024
Deteriorarea necontrolată a ADN-ului poate duce la o serie de boli. Razele ultraviolete (UV), de exemplu, pot deteriora ADN-ul din celulele pielii, crescând şansele de apariţie a cancerului de piele. Capacitatea de a preveni sau chiar de a inversa această deteriorare ar putea salva vieţi.
„Capacitatea de a rearanja, edita şi manipula ADN-ul în moduri specifice este Sfântul Graal în biotehnologie”, spune Szabla.
„Ce s-ar întâmpla dacă am avea un sistem de protecţie precum DdrC, care să patruleze celulele şi să neutralizeze daunele atunci când acestea apar? Acest lucru ar putea constitui baza unui potenţial vaccin împotriva cancerului”, a mai precizat cercetătorul canadian.
Bacteria D. radiodurans poate supravieţui unor doze de radiaţii de mii de ori mai mari decât cele suficiente pentru a ucide o celulă umană.
S-a constatat că aceasta poate supravieţui perioade lungi de timp în exteriorul Staţiei Spaţiale Internaţionale şi poate chiar supravieţui în condiţii comparabile cu cele de pe suprafaţa planetei Marte. Se pare că DdrC joacă un rol-cheie în această rezistenţă.
„În cazul unei celule umane, dacă există mai mult de două rupturi în întregul genom de miliarde de perechi de baze, aceasta nu se poate repara singură şi moare”, spune Szabla.
„Dar în cazul DdrC, această proteină unică ajută celula să repare sute de fragmente de ADN rupte într-un genom coerent”.
Cercetătorii au folosit fasciculul puternic de raze X de la Canadian Light Source pentru a sonda forma 3D a DdrC şi pentru a-şi da seama cum îşi face magia.
Ei au descoperit că proteina scanează ADN-ul, căutând leziuni pe unul sau ambele helixuri de ADN. Atunci când găseşte o ruptură a unei singure catene sau a unei catene duble, se leagă de aceasta şi porneşte în căutarea unei alte rupturi de acelaşi tip.
Odată ce localizează două rupturi monocatenare, DdrC se va lega de ambele şi le va imobiliza, compactândsegmentul de ADN. Bacteria DdrC face un lucru similar cu perechile de rupturi ale lanţului dublu, înfăşurând cele două capete libere împreună pentru a forma un cerc - un fel de legare a unei bucle într-un şiret de pantofi.
Aceste acţiuni nu numai că previn agravarea daunelor, ci şi semnalează mecanismelor de reparare a ADN-ului celulei să vină şi să remedieze rupturile.
Printre numeroasele beneficii ale unei mai bune reparaţii a ADN-ului, adaptarea acestui mecanism ar putea fi un avantaj pentru ingineria genetică, ajutându-i pe cercetători să dezvolte vaccinuri împotriva cancerului şi culturi rezistente la schimbările climatice.
„DdrC este doar una dintre sutele de proteine potenţial utile din această bacterie”, spune Szabla.
„Următorul pas este să mergem mai departe, să vedem ce altceva mai foloseşte această celulă pentru a-şi repara propriul genom - pentru că suntem siguri că vom găsi multe alte instrumente despre care nu avem nicio idee cum funcţionează sau cum ar putea fi utile până nu le căutăm”, a menţionat cercetătorul
Studiul a fost publicat recent în revista Nucleic Acids Research.
