Un nuevo descubrimiento muestra que las células humanas pueden escribir secuencias de ARN en el ADN

Las células contienen maquinaria que duplica el ADN en un nuevo conjunto que entra en una célula recién formada. Esa misma clase de máquinas, llamadas polimerasas, también construyen mensajes de ARN, que son como notas copiadas del depósito central de ADN de recetas, por lo que se pueden leer de manera más eficiente en proteínas. Pero se pensaba que las polimerasas solo funcionaban en una dirección del ADN en ADN o ARN. Esto evita que los mensajes de ARN se vuelvan a escribir en el libro de recetas maestro de ADN genómico. Ahora, los investigadores de la Universidad Thomas Jefferson proporcionan la primera evidencia de que los segmentos de ARN se pueden volver a escribir en el ADN, lo que potencialmente desafía el dogma central de la biología y podría tener amplias implicaciones que afectan a muchos campos de la biología.
"Este trabajo abre la puerta a muchos otros estudios que nos ayudarán a comprender la importancia de tener un mecanismo para convertir los mensajes de ARN en ADN en nuestras propias células", dice Richard Pomerantz, PhD, profesor asociado de bioquímica y biología molecular en la Universidad Thomas Jefferson. . "La realidad de que una polimerasa humana puede hacer esto con alta eficiencia plantea muchas preguntas". Por ejemplo, este hallazgo sugiere que los mensajes de ARN pueden usarse como plantillas para reparar o reescribir el ADN genómico.
El trabajo fue publicado el 11 de junio en la revista Science Advances.
Junto con el primer autor Gurushankar Chandramouly y otros colaboradores, el equipo del Dr. Pomerantz comenzó investigando una polimerasa muy inusual, llamada polimerasa theta. De las 14 ADN polimerasas en células de mamíferos, solo tres hacen la mayor parte del trabajo de duplicar el genoma completo para prepararlo para la división celular. Los 11 restantes están involucrados principalmente en la detección y reparación cuando hay una rotura o error en las hebras de ADN. La polimerasa theta repara el ADN, pero es muy propensa a errores y comete muchos errores o mutaciones. Por lo tanto, los investigadores notaron que algunas de las cualidades "malas" de la polimerasa theta eran las que compartía con otra máquina celular, aunque una más común en los virus: la transcriptasa inversa. Al igual que Pol theta, la transcriptasa inversa del VIH actúa como una ADN polimerasa, pero también puede unirse al ARN y volver a leer el ARN en una hebra de ADN.
En una serie de elegantes experimentos, los investigadores probaron la polimerasa theta contra la transcriptasa inversa del VIH, que es una de las mejor estudiadas de su tipo. Demostraron que la polimerasa theta era capaz de convertir los mensajes de ARN en ADN, lo que hizo tan bien como la transcriptasa inversa del VIH, y que en realidad hizo un mejor trabajo que al duplicar ADN en ADN. La polimerasa theta fue más eficiente e introdujo menos errores al usar una plantilla de ARN para escribir nuevos mensajes de ADN que al duplicar ADN en ADN, lo que sugiere que esta función podría ser su propósito principal en la célula.
El grupo colaboró ​​con el laboratorio del Dr. Xiaojiang S. Chen en la USC y utilizó cristalografía de rayos X para definir la estructura y descubrió que esta molécula podía cambiar de forma para acomodar la molécula de ARN más voluminosa, una hazaña única entre las polimerasas.
"Nuestra investigación sugiere que la función principal de la polimerasa theta es actuar como una transcriptasa inversa", dice el Dr. Pomerantz. "En las células sanas, el propósito de esta molécula puede ser la reparación del ADN mediada por ARN. En las células no saludables, como las cancerosas, la polimerasa theta se expresa en gran medida y promueve el crecimiento de las células cancerosas y la resistencia a los fármacos. La actividad de la polimerasa theta sobre el ARN contribuye a la reparación del ADN y la proliferación de las células cancerosas ".
Esta investigación fue apoyada por las subvenciones NIH 1R01GM130889-01 y 1R01GM137124-01, y R01CA197506 y R01CA240392. Esta investigación también fue financiada en parte por una subvención de la Tower Cancer Research Foundation.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por Universidad Thomas Jefferson. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.