Cuando el estrés ambiental daña el ADN, puede desencadenar una serie de fallos relacionados con enfermedades cardíacas, neurodegeneración e inflamación crónica. Una nueva herramienta química desarrollada en la UC Riverside interrumpe este proceso, ayudando a preservar el ADN antes de que el daño provoque enfermedades.
El estudio, publicado en la revista Angewandte Chemie International Edition de la Sociedad Química Alemana , se centró en el ADN mitocondrial, que es independiente del ADN alojado en el núcleo celular. Si bien el ADN nuclear contiene la mayor parte del código genético, las mitocondrias contienen sus propios genomas, más pequeños, esenciales para las funciones celulares, incluida la producción de energía.
El ADN mitocondrial (ADNmt) existe en múltiples copias por célula, pero cuando se produce daño, estas copias suelen degradarse en lugar de repararse. Si no se controla, esta degradación puede comprometer la función tisular y desencadenar inflamación .
Los investigadores desarrollaron una sonda química que se une a los sitios dañados del ADN mitocondrial y bloquea los procesos enzimáticos que conducen a su degradación. Este enfoque, en lugar de reparar el daño, reduce la pérdida de ADNmt.
“Ya existen vías celulares que intentan reparar”, afirmó Linlin Zhao, profesor asociado de química de la UCR, quien dirigió el proyecto. “Pero la degradación ocurre con mayor frecuencia que la reparación debido a la redundancia de moléculas de ADNmt en las mitocondrias. Nuestra estrategia es detener la pérdida antes de que se convierta en un problema”.
La nueva molécula incluye dos componentes clave: uno que reconoce y se adhiere al ADN dañado, y otro que asegura que se entregue específicamente a las mitocondrias, sin afectar el ADN nuclear.
“Diseñé la molécula combinando mi experiencia en síntesis química y la amplia experiencia del laboratorio de Zhao con la reparación del ADN y las mitocondrias”, dijo Anal Jana, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Zhao y autora principal del estudio.
En pruebas de laboratorio, así como en estudios con células vivas, la sonda redujo significativamente la pérdida de ADNmt tras un daño inducido en laboratorio, similar a la exposición a sustancias químicas tóxicas como las nitrosaminas, contaminantes ambientales comunes presentes en alimentos procesados, agua y humo de cigarrillo. En las células tratadas con la sonda, los niveles de ADNmt se mantuvieron elevados, lo cual podría ser crucial para mantener la producción de energía en tejidos vulnerables como el corazón y el cerebro.
La pérdida de ADN mitocondrial se asocia cada vez más a diversas enfermedades, desde síndromes de depleción mitocondrial multiorgánica hasta enfermedades inflamatorias crónicas como la diabetes, el Alzheimer, la artritis y la enfermedad inflamatoria intestinal. Cuando fragmentos de ADNmt escapan de las mitocondrias al resto de la célula, pueden actuar como señales de socorro que activan la respuesta inmunitaria.
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