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ADN con un giro: el descubrimiento podría promover el desarrollo

Los científicos revelan cómo una "máquina molecular" en las células bacterianas evita la torsión fatal del ADN, lo que podría ser crucial en el desarrollo de nuevos tratamientos con antibióticos.

ADNLa replicación del ADN es vital para todas las formas de vida, pero en algunos organismos se puede prevenir mediante giros en la secuencia del ADN, denominados "superenrolos". Si se permite que se acumulen demasiados supercoils, las células vitales para sostener la vida morirán.
Una máquina molecular, llamada ADN girasa, que se encuentra en las células bacterianas pero no en las células humanas, relaja los giros para permitir que la replicación del ADN continúe con normalidad, pero hasta ahora había una comprensión limitada de cómo hace esto en tiempo real en las células vivas reales .
El proceso es de particular interés para los desarrolladores de fármacos porque si la girasa del ADN se puede interrumpir con éxito, ya que funciona para evitar que se produzcan torceduras en las células del ADN bacteriano, las bacterias morirán y se evitará la amenaza de infección para el huésped.

Resplandor amarillo

El equipo de la Universidad de York, en colaboración con el Centro John Innes, en Oxford, y la Universidad Adam Mickiewicz, en Polonia, utilizó un microscopio láser especial para iluminar una proteína fluorescente, que hace que la ADN de la girasa brille. Esto permitió a los científicos ver dentro de una célula bacteriana y, por primera vez, observar cómo la maquinaria molecular evita los giros en el ADN.
El profesor Mark Leake, de los Departamentos de Biología y Física de la Universidad de York, dijo: "Al usar proteínas fluorescentes modificadas, la ADN girasa se puede convertir en amarillo brillante, mientras que la maquinaria celular, que se utiliza para replicar el ADN, se puede etiquetar con una Diferentes proteínas de color rojo brillante.
"Estos colores separados se pueden dividir en diferentes canales detectores para permitir que se observe la ubicación precisa de la girasa del ADN en relación con el punto exacto en el que la replicación del ADN se está produciendo realmente dentro de una célula bacteriana viva".
Los investigadores han descubierto que la girasa del ADN concentra sus actividades de relajación por torsión justo en frente del punto en el que el ADN se replica en una célula.

Nanoescala

El profesor Leake dijo: "Las máquinas moleculares que realizan la replicación del ADN se mueven a lo largo del ADN, pero este trabajo puede dar como resultado pequeños giros a nanoescala del ADN que se acumulan frente a la maquinaria de replicación, al igual que los cables enredados en la parte posterior de su televisor.
"Ahora hemos demostrado que varias decenas de moléculas de ADN girasa se unen activamente a una zona directamente frente a la maquinaria de replicación y relajan las nano-torsiones del ADN más rápido de lo que la maquinaria de replicación se mueve a lo largo del ADN.
"Básicamente evitan que se forme una 'barrera de giro' que impida que la maquinaria de replicación se desplace a lo largo del ADN, detenga la replicación y mate la célula".

Super bichos

La ADN girasa es un objetivo para varios antibióticos diferentes, pero con la aparición de varios "súper insectos" que son resistentes a los antibióticos, existe una necesidad más urgente de comprender cómo funcionan las células bacterianas en tiempo real.
El profesor Leake dijo: "Ahora que sabemos cómo la ADN girasa desempeña realmente su papel dentro de las bacterias vivas, podemos ayudar en el diseño de nuevos tipos de medicamentos que pueden impedir que la ADN girasa funcione, lo que permitirá que los medicamentos sean más específicos y, en última instancia, maten". Infecciones bacterianas peligrosas en humanos.
"Las células humanas tienen mecanismos similares para resolver los retorcimientos del ADN, pero utilizan diferentes máquinas moleculares, y nuestro trabajo sobre la girasa del ADN en bacterias nos proporciona información valiosa sobre los mecanismos generalizados que rigen el funcionamiento de esta clase de biomoléculas notables para todos los organismos".

Fuente: https://phys.org

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This article was published on Wednesday 28 November, 2018.

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