Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han descubierto que la proteína ADN ligasa de Ferroplasma acidiphilum, un microorganismo primitivo capaz de sobrevivir en ácido sulfúrico, protege a las células frente a los factores que causan daños en el ADN y logra prevenir la muerte celular. Los autores del estudio, que aparece publicado en el último número de la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de EEUU, sugieren que esta proteína podría convertirse en un modelo para el estudio y tratamiento de las patologías donde los daños en el genoma cumplen un papel fundamental, entre ellos el cáncer.
La reparación del ADN de las células es esencial para evitar que se acumulen roturas en el material genético, hecho que puede derivar en una mayor predisposición a la aparición de mutaciones, de tumores y al envejecimiento prematuro. Todos los organismos celulares presentan sistemas, basados en proteínas, para subsanar este tipo de daños. Sin embargo, el caso de Ferroplasma acidiphilum es característico, dado que este microorganismo es capaz de sobrevivir en entornos con una acidez extrema, ambientes donde el ADN es proclive a sufrir lesiones irreversibles.
El investigador del CSIC Manuel Ferrer, que coordina el proyecto, detalla el hallazgo: “Nuestro estudio ha demostrado cómo la proteína ADN ligasa de Ferroplasma acidiphilum es capaz de reparar millones de fragmentos de ADN generados durante la degradación del genoma cuando se expone a condiciones ácidas”.
A pesar de que se trata de un microorganismo primitivo, muchos de sus sistemas de reparación de ADN están estrechamente relacionados con los de las células humanas. Este dato, según los autores, convierte a la citada proteína en un modelo potencial para estudiar nuevas vías con las que propiciar la reparación del genoma en zonas localizadas en el tracto intestinales sometidas a gran acidez, donde las proteínas homólogas humanas que suelen dedicarse a esta tarea no presentan actividad.
El equipo que dirige Manuel Ferrer esclareció en 2007 cómo logra sobrevivir Ferroplasma acidiphilum en ambientes tan hostiles como el ácido sulfúrico. Las conclusiones de ese estudio, que apareció publicado en la revista Nature, revelaban que el microorganismo extrae la energía del hierro y lo incorpora en su interior para estabilizar la estructura de sus proteínas, algo fundamental para sobrevivir en un medio ácido e inusual en el resto de organismos.
Frontera entre los metales y las proteínas
Como explica el investigador del CSIC, el sistema de reparación de Ferroplasma acidiphilum se encuentra a medio camino entre la catálisis biológica, basada en proteínas, y la catálisis química, basada en metales. De hecho, la proteína ADN ligasa, objeto de estudio, es la primera enzima de sus características que incorpora dos átomos de hierro en su estructura, lo que le confiere un color púrpura intenso.
Este metal actúa como componente fundamental, ya que aumenta la capacidad de fijación de ADN a la proteína y permite que ésta cumpla su función reparadora. Este proceso ocurre sólo cuando el pH es muy bajo, esto es, en ambientes especialmente ácidos. “Cuando el pH aumenta y se acerca a niveles neutros, la proteína auto-anula su actividad catalítica, eliminado los átomos de hierro de su estructura, ya que su capacidad reparadora no se necesita porque el ADN se mantiene mejor”.
Además de Ferrer, el trabajo ha contado con la participación de los investigadores del CSIC Ana Beloqui y Antonio López de Lacey, todos ellos del Instituto de Catálisis (CSIC), en Madrid. Asimismo, el equipo ha contado con la colaboración de científicos del Centro de Investigaciones Biológicas (del CSIC), en Madrid; del Instituto de Agroquímica y Tecnología de los Alimentos (del CSIC), en Valencia; del Centro Helmholtz de Investigación de Enfermedades Infecciones y de la Universidad de Lübeck, ambos en Alemania.
El grupo Nature publica hoy un paquete de artículos en varias de sus revistas que en conjunto supone un análisis sin precedentes sobre el cáncer y que da un giro a lo que se sabía hasta ahora. Arroja luz incluso sobre cómo prevenir esta patología que, como alertaba la OMS al principio de este año, sigue una trayectoria al alza.
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