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Una pista electrónica en el misterio de la reparación del ADN
Aquí hay un curioso acertijo que involucra moléculas de ADN. El ADN se daña con regularidad por el desgaste normal y el impacto constante de la radiación ionizante. Sin embargo, las células poseen una colección extraordinaria de máquinas moleculares, como enzimas reparadoras, que identifican rápidamente los defectos y los reparan.
El rompecabezas es cómo lo hacen. Una idea es que las enzimas reparadoras simplemente flotan el tiempo suficiente y eventualmente encuentran regiones dañadas. Pero los números simplemente no se acumulan. Los genes suelen tener una longitud de entre 1.000 y 1.000.000 pares de bases. Por el contrario, una mutación típica generalmente involucra solo un puñado de pares de bases. Eso es demasiado pequeño para encontrarlo usando un paseo aleatorio con alguna confiabilidad. Debe estar en marcha alguna otra forma de búsqueda de ubicación activa.
Una teoría es que las mutaciones cambian las características eléctricas de un tramo de ADN y que esto crea una señal en la que las enzimas reparadoras pueden ubicarse, como los electricistas que localizan una ruptura en un circuito. El problema es que el ADN no conduce la electricidad como un cable de alimentación, por lo que no está claro cómo funcionaría.
Ahora Arkady Krokhin de la Universidad del Norte de Texas y pocos amigos han descubierto cómo puede hacerlo el ADN. La clave resulta ser que diferentes regiones de ADN tienen diferentes características eléctricas. El grupo ha calculado a partir de primeros principios la forma en que fluye la carga en diferentes regiones. Dicen que en los exones, la información que transporta partes de los genes, el espectro de energía de la molécula permite que existan electrones deslocalizados. En estas áreas, la carga puede fluir.
Sin embargo, el espectro de energía de las regiones que no transportan información, los intrones, no permite electrones deslocalizados. Entonces, los intrones son efectivamente aislantes.
Eso establece regiones bien definidas dentro del ADN que se pueden identificar electrónicamente y también significa que cualquier cambio en las propiedades electrónicas causado por una mutación también se limitaría en gran medida. Eso sugiere de inmediato una forma en que las enzimas reparadoras pueden detectar el daño.
Por supuesto, este trabajo es solo un paso hacia una teoría coherente que explica la reparación del ADN (que en realidad involucra muchos procesos diferentes).
Pero la belleza de este enfoque es que también podría explicar por qué algunos daños no se reparan, lo que lleva a la muerte celular e incluso al cáncer.
El pensamiento es que ciertas mutaciones causan menos cambios eléctricos que otras. Estas mutaciones están enmascaradas electrónicamente y, por lo tanto, no las detectan las enzimas reparadoras. Incluso hay evidencia experimental de esto a partir de mediciones de resistencia realizadas en ADN con mutaciones causantes de cáncer.
Si esta teoría es cierta, una pregunta importante es ¿cómo podría ser posible explotar las características eléctricas del ADN para detectar e incluso prevenir el cáncer en el futuro?
Ref: arxiv.org/abs/0911.2953 : ADN no homogéneo: exones conductores e intrones aislantes