En un artículo publicado en la revista Molecular Cell, científicos de la
Cornell University, en Estados Unidos, describieron una nueva técnica que
permite entender minuciosamente la acción de las enzimas encargadas de proteger
al genoma contra los problemas ocurridos durante el proceso de replicación del
ADN.
Esta nueva técnica podrá ayudar en
el desarrollo de drogas con acción más específica contra distintos tipos de
cáncer y en la comprensión de enfermedades relacionadas con el mal
funcionamiento de las enzimas conocidas como cinasas o quinasas, que regulan
todos los procesos importantes en el interior de las células.
Las cinasas se encargan de catalizar una reacción química conocida como
fosforilación, que consiste en la transferencia de un grupo fosfato de
moléculas de alta energía, como el ATP (trifosfato de adenosina), a proteínas
blanco (sustratos).
Esta reacción, dependiendo del caso, puede hacer que la proteína blanco se
active o se desactive, o incluso servir de señal para que la molécula se
degrade. De esta forma, las cinasas regulan procesos tales como la división, la
proliferación y la diferenciación celular, entre otros.
De las más de 500 cinasas descritas en el genoma humano, se estima que
entre cinco y 10 desempeñen el papel de orquestar la defensa celular contra
eventuales problemas en la replicación del ADN.
Estos errores suelen producirse momentos antes de que la célula se divida,
cuando las cadenas de ADN existentes en el núcleo se abren para que se pueda
copiar el código genético.
Desde la fecundación de un óvulo hasta la formación de un organismo adulto,
el genoma debe replicarse más de 10 billones de veces. La célula necesita
contar con un sistema que le permita detectar y operar con los defectos en el
proceso de copia; de lo contrario, se produce una acumulación de daños en el
genoma que torna inviable la vida. Las cinasas resultan esenciales en este
proceso de contención de daños.
Al detectar un daño, las cinasas accionan diversos equipos de auxilio, en
un intento por evitar que la célula se muera. Es como si hubiese un gran escape
de agua en la ciudad y la enzima fuese la encargada de cerrar el suministro,
avisar a los habitantes, llamar al equipo de reparaciones, avisar a la policía
que interrumpa el tránsito y así sucesivamente. Pero aún no se comprendía qué
manera transcurre esa señalización.
En el trabajo publicado en Molecular Cell, el grupo de Cornell reveló cómo
actúan tres de esas enzimas encargadas de proteger el genoma. Son las
equivalentes en levaduras a las cinasas humanas ATR, ATM y CHK1.
Si se considera que en una sola célula puede haber simultáneamente más de
20 mil radicales fosfato que se trasladan de un lugar para otro debido a la
acción de distintas cinasas, el descubrimiento de la función de cada una de
esas enzimas no es precisamente una tarea trivial. Para llevar adelante esta
investigación, los científicos se valieron de un espectrómetro de masas, un
aparato capaz de medir la masa de moléculas con altísima precisión.
Extrajimos las proteínas de las células de levadura y las rompimos en
varios pedazos. El espectrómetro logra medir la masa de cada uno de esos
fragmentos y detectar si hay un grupo fosfato unido a ellos o no. De esta forma
es como logramos saber desde dónde y hasta dónde se trasladarán los radicales.
La precisión es tan alta que sabemos incluso a qué residuo de aminoácido de la
proteína blanco se unió el grupo fosfato.
Solamente para la enzima ATR, que concitó la mayor atención de los
científicos, se identificaron más de 100 sustratos distintos. A tal fin, los
investigadores crearon tres linajes mutantes de levadura: la primera sin el gen
de la ATR, la segunda sin el gen de la ATM y la tercera sin el CHK1.
Mediante el empleo de esta técnica, logramos detectar más de seis mil
eventos de fosforilación. Al comparar a la célula normal con una de las
mutantes, conseguíamos observar cuáles de esos eventos desaparecían. Así es
como fue posible identificar los sustratos de cada una de las enzimas.
Asimismo, se desarrollaron mapas cuantitativos capaces de mostrar de qué modo, en diferentes
condiciones, se modificaba la fosforilación de cada uno de los sustratos.
Logramos ver si una determinada droga que le provoca un daño al ADN aumenta
o disminuye los eventos de fosforilación en cada una de las proteínas blanco,
por ejemplo. Es decir, conseguimos descubrir no solamente cuándo y cómo se
activa la ATR, sino también en qué nivel están siendo regulados sus distintos
sustratos.
Para sorpresa de los científicos, los Qmaps revelaron que la ATR no entra
en acción únicamente cuando existe un daño en el genoma. La enzima también
actúa preventivamente.
Se encuentra siempre activada y, en lugar de señalizarles a cuatro o cinco
proteínas, tal como era de esperarse, regula centenas de ellas. El proceso es
mucho más complejo de lo que preveíamos.
De acuerdo con Smolka, ya existen inhibidores de ATR que se están ensayando
clínicamente contra el cáncer. Como las células malignas se dividen de forma
acelerada y descontrolada, son mucho más dependientes de la acción de la ATR
para sobrevivir que las células normales.
Es como si hubiese varios escapes por toda la ciudad, pero, aun así, la
célula del cáncer logra sobrevivir. Los Qmaps pueden ayudar a descubrir en qué
situaciones y de qué manera debe inhibirse la actividad de esa cinasa para
atacar y acabar con distintos tipos de cáncer, con una interferencia mínima en
células normales.
