Reconstrucción del ADN cuádruple de telómeros humanos.
Reconstrucción del ADN cuádruple de telómeros humanos. Crédito: Thomas Splettstoesser.

Aunque la estructura típica del ADN es la de doble hélice presentada en 1953, hace algunos años, los científicos lo descubrieron en una forma de cuatro hebras que los ha dejado impresionados. Desde entonces, han trabajado arduamente en el diseño de métodos efectivos para observarlos con mayor detalle sin que ello implicara la destrucción de las células.

Ahora bien, hay indicios de que el ADN de cuatro hebras tiene un vínculo con el cáncer, razón por la cual hay mucho interés por descubrir formas de revertirlo. Siguiendo este objetivo, un equipo del Imperial College de Londres ha publicado los resultados de su nuevo estudio en la revista Nature Communications.

Según indican, han encontrado una nueva forma de observar el ADN de cuatro hebras, conocido como G-quadruplex, en las células humanas. Pero más importante aún: han encontrado una forma de desenredar la molécula a partir de proteínas.

El ADN de cuatro hebras y su vínculo con el cáncer

“Se ha acumulado evidencia de que los G-cuádruplex juegan un papel importante en una amplia variedad de procesos vitales para la vida y en una variedad de enfermedades”, dijo en un comunicado el autor del estudio, Ben Lewis, del Departamento de Química del Imperial College de Londres.

Por el momento, está claro que el ADN de cuatro hebras se origina en las células cancerosas, y como es de esperar, a tasas mucho más altas que las de las células humanas. Ya varios estudios han arrojado evidencia de que esta estructura favorece la división rápida de células cancerosas, lo cual conduce a la formación de tumores.

Aún no se sabe mucho sobre el G-quadruplex, pero comprenderlo podría arrojar la clave para el desarrollo de terapias más efectivas, y quizás definitivas, contra el cáncer. Es por ello que los científicos plantearon la hipótesis de que atacar este ADN extraño con ciertos medicamentos podría ralentizar o incluso detener la multiplicación celular.

Luz fluorescente para observar el ADN de cuatro hebras

Los investigadores sabían que los G-quadruplex pueden formarse cuando una molécula de ADN de doble hebra se pliega sobre sí misma; o bien, cuando varias hebras de ADN se unen en un solo ácido nucleico, la guanina, que es uno de los componentes básicos de la molécula.

Como su objetivo era observar la estructura “mutante”, usaron una sustancia llamada DAOTA-M2 que, al unirse a G-quadruplex, emite una luz fluorescente que varía según la concentración de moléculas de ADN. Un método similar se había aplicado en un estudio el año pasado, pero en esta oportunidad el interés no radicaba solo en medir el brillo de la luz, sino el tiempo que estuvo brillando.

Dos proteínas que pueden descomponer la G-quadruplex

De este modo, los investigadores pudieron observar en primera fila la interacción de las diferentes moléculas con el ADN de cuatro hebras presente en las células vivas. Cuando una molécula se une a la cadena de ADN, desplaza la DAOTA-M2; esto implica que luz que emite la sustancia se apagará más rápidamente al ser desplazada tras las interacciones en comparación a si hubiera permanecido en su lugar.

Bajo esta dinámica, el equipo pudo identificar dos proteínas capaces de desenredar la estructura de cuatro hebras e iniciar el proceso de descomposición. En su documento se refieren a ellas como helicasas.

“Muchos investigadores se han interesado en el potencial de las moléculas de unión a G-quadruplex como fármacos potenciales para enfermedades como el cáncer”, dijo Ramon Vilar, profesor de química inorgánica medicinal. “Nuestro método ayudará a mejorar nuestra comprensión de estos posibles nuevos fármacos”.

Explorar las diferentes interacciones del ADN con otras moléculas con mayor detalle podría ayudar a los científicos a descubrir el punto débil de esta extraña estructura. Y quién sabe, quizás en un futuro esto pueda sentar las bases para el diseño de fármacos efectivos que se unan al ADN y cumplan una función similar a la de las proteínas.

Referencia:

Visualising G-quadruplex DNA dynamics in live cells by fluorescence lifetime imaging microscopy. https://www.nature.com/articles/s41467-020-20414-7