Un reciente estudio, realizado por investigadores del Instituto Nacional de Salud de EE. UU. (NIH), ha descubierto ciertas regiones del genoma de las neuronas en las que se acumulan roturas de cadena sencilla. Estos daños en el ADN podrían estar relacionados con la aparición de ciertas enfermedades neurodegenerativas.
Las neuronas son células del sistema nervioso capaces de transmitir impulsos eléctricos a través de todo el organismo. Se trata de células muy activas metabólicamente, por lo que están expuestas a unos niveles elevados de radicales libres, moléculas tóxicas muy reactivas que aparecen como resultado del metabolismo normal de la célula. Estas moléculas pueden causar daños en el resto de biomoléculas de la célula, incluido el ADN, donde son capaces de generar roturas.
El nuevo estudio, publicado el pasado mes de marzo en la revista Nature, ha determinado que los daños en el ADN neuronal no se encuentran distribuidos aleatoriamente, sino que se acumulan en ciertas zonas del genoma. Estos “puntos calientes”, tal y como explican los autores del estudio, se encuentran en regiones reguladoras del genoma.
En el trabajo, los investigadores del NIH utilizaron neuronas humanas maduras derivadas de células madre pluripotentes inducidas (iPSC). En ellas, rastrearon las zonas del genoma en las que se producía síntesis de ADN como resultado de una lesión en la molécula. Los autores determinaron que, en lugar de distribuirse a lo largo de todo el ADN, la síntesis de ADN se localiza en regiones concretas del genoma neuronal.
El siguiente paso del equipo fue determinar qué hace especiales a estas regiones del genoma que acumulan procesos de rotura y reparación del ADN. Los autores encontraron que estos “puntos calientes” corresponden, principalmente, a regiones potenciadoras (en inglés, enhancers), secuencias reguladoras capaces de controlar la transcripción de diferentes genes.
Análisis posteriores determinaron que los “puntos calientes” del genoma neuronal no acumulan todo tipo de daños, sino que mayoritariamente presentan puntos de rotura de cadena sencilla, en el que solo una de las cadenas de la molécula se ve afectada.
Los autores del artículo han planteado una hipótesis para explicar la existencia de estos “puntos calientes” en el genoma neuronal. “Creemos que el daño y la reparación del ADN es un proceso programado diseñado para abrir las regiones potenciadoras y facilitar la transcripción”, explica el Dr. André Nussenzweig, uno de los autores del estudio y director del Laboratorio de Integridad del Genoma en el Instituto Nacional del Cáncer.
El equipo cree que los fallos en la reparación de los puntos de rotura en una de las cadenas pueden desencadenar ciertas enfermedades en el sistema nervioso. “Durante la vida de un individuo, las neuronas acumulan daños en el ADN, lo que puede provocar mutaciones. Las mutaciones en los potenciadores podrían deshabilitar la transcripción, lo que a su vez podría finalmente conducir a una disfunción y enfermedad neurológica”, explica Nussenzweig.
Los dos laboratorios del Instituto Nacional de Salud implicados en el estudio han comenzado una investigación más detallada de los mecanismos implicados en la reparación del ADN neuronal. Con este nuevo estudio, los investigadores esperan obtener nuevos datos sobre la relación de estos mecanismos de reparación con la disfunción y la degeneración neuronal.
Referencia: Wu W, et al. Neuronal enhancers are hotspots for DNA single-strand break repair. Nature. 2021 Mar 25. doi: 10.1038/s41586-021-03468-5
Fuente: Hotspots for DNA damage and repair in neurons identified. Center for Cancer Research. NIH. https://ccr.cancer.gov/news/article/hotspots-for-dna-damage-and-repair-in-neurons-identified
Rubén Megía González, Genotipia
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