Un mecanism nou descoperit protejează ADN-ul în timpul replicării
Cercetătorii de la Institutul de Cercetare a Cancerului Molecular de la Universitatea din Zürich și de la Centrul Național Spaniol de Cercetare a Cancerului au identificat un proces fundamental prin care celulele își protejează informația genetică în timpul diviziunii. Studiul, publicat în revista Nature, arată că proteina cohesină acționează ca o ancoră moleculară ce reorganizează ADN-ul nou replicat și previne erorile dăunătoare.
Rolurile cunoscute ale cohesinei
Cohesina este una dintre cele mai importante proteine implicate în diviziunea celulară, iar funcția sa a fost conservată de-a lungul evoluției. Până acum, proteina era cunoscută pentru două roluri esențiale: menținerea împreună a celor două copii ale fiecărui cromozom înainte de diviziune și organizarea tridimensională a ADN-ului nou replicat în interiorul nucleului.
„Plierile ADN-ului de către cohesină nu reprezintă doar o modalitate de a încadra molecula în nucleu. Aceasta aduce împreună regiuni ale genomului care pot fi îndepărtate de-a lungul secvenței de ADN, permițând genelor distante să își coordoneze activitatea”, explică Ana Losada, șefa Grupului de Dinamică a Cromozomilor de la CNIO.
Un rol nou: protejarea stabilității genomului
Studiul relevă o funcție suplimentară a cohesinei: protejarea materialului genetic în timpul replicării ADN-ului. Acest proces poate întâmpina obstacole sau stres replicativ, de exemplu când celula nu are suficiente elemente de construcție moleculare pentru a finaliza copia nouă de ADN. Ca urmare, replicarea poate încetini sau se poate opri.
„Dacă aceste întreruperi nu sunt gestionate corespunzător, ADN-ul se poate rupe sau pot acumula mutații care pot contribui la boli precum cancerul”, explică Losada, coautoare senior a studiului.
Cercetătorii au demonstrat că cohesina este recrutată rapid la locurile unde replicarea ADN-ului este perturbată. „Cohesina se deplasează rapid către regiunea afectată, oferind stabilitate și promovând o organizare protectoare a ADN-ului care păstrează integritatea genomului”, spune Losada. Proteina împiedică, de asemenea, activarea factorului Primpol, care poate reporni replicarea ca răspuns de urgență, dar poate introduce numeroase erori genetice.
O abordare genomică nouă
Studiul este rezultatul colaborării dintre grupul lui Massimo Lopes de la IMCR, specializat în stres replicativ, și grupul lui Losada de la CNIO. Conceperea și mare parte din munca experimentală au fost conduse de cercetătorul postdoctoral Daniel González, autor corespondent al lucrării.
Un element cheie a fost o nouă abordare genomică dezvoltată de González și Daniel Giménez, primii autori ai studiului, care cartografiază organizarea tridimensională a ADN-ului nou replicat. Analiza genomică a fost completată de experimente de microscopie ce au arătat acumularea cohesinei lângă ADN-ul nou replicat în condiții de stres replicativ.
Implicații potențiale pentru oncologia de precizie
Descoperirea identifică un mecanism celular fundamental cu posibile implicații pentru oncologia de precizie. Multe tratamente actuale împotriva cancerului acționează prin inducerea stresului replicativ în celulele tumorale, cauzând daune ADN-ului care duc la moartea celulară.
„Înțelegerea modului în care cohesina protejează furcile de replicare ar putea ajuta la dezvoltarea terapiilor combinate care perturbă acest mecanism protector specific în celulele tumorale, păstrând celulele sănătoase, cu potențial de a îmbunătăți eficacitatea tratamentului și de a reduce toxicitatea”, spune Giménez.
Cohesina este, de asemenea, mutată în mai multe tipuri de cancer, inclusiv sarcomul Ewing, cancerul de vezică și unele leucemii mieloide. Noile constatări ar putea clarifica modul în care alterările cohesinei influențează răspunsul pacienților la tratamentele anticancerigene.
