Encender y apagar las funciones de ADN por medio de la luz
Los bioquímicos usan la ingeniería de proteínas para transferir grupos de fotocajas a ADN
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es la base de la vida en la Tierra. La función del ADN es almacenar toda la información genética que un organismo necesita para desarrollarse, funcionar y reproducirse. Es esencialmente un manual de instrucciones biológicas que se encuentra en cada célula. Los bioquímicos de la Universidad de Münster han desarrollado una estrategia para controlar las funciones biológicas del ADN con la ayuda de la luz. Esto permite a los investigadores comprender y controlar mejor los diferentes procesos que tienen lugar en la célula, por ejemplo, la epigenética, el cambio químico clave y la palanca reguladora del ADN.
Feliz por la publicación: Prof. Andrea Rentmeister, Nils Klöcker y Nicolas Cornelissen (desde la izquierda).
© AG Rentmeister
Antecedentes y metodología
Las funciones de la célula dependen de moléculas especiales, las enzimas. Las enzimas son proteínas, que llevan a cabo reacciones químicas en la célula. Ayudan a sintetizar los productos metabólicos, a hacer copias de las moléculas de ADN, a convertir la energía para las actividades de la célula, a cambiar el ADN epigenéticamente y a descomponer ciertas moléculas. Un equipo de investigadores encabezado por la Prof. Andrea Rentmeister del Instituto de Bioquímica de la Universidad de Münster utilizó la llamada reacción enzimática en cascada para comprender y seguir mejor estas funciones. Esta secuencia de pasos sucesivos de reacción en la que intervienen diferentes enzimas hace posible la transferencia de los llamados grupos fotoenjaulados -grupos químicos, que pueden eliminarse mediante la irradiación con luz- al ADN. Anteriormente, los estudios habían demostrado que sólo pequeños residuos (pequeñas modificaciones como los grupos metilo) podían transferirse muy selectivamente al ADN, al ARN (ácido ribonucleico) o a las proteínas. "Como resultado de nuestro trabajo, ahora es posible transferir residuos más grandes o modificaciones como los grupos de fotoenjaulados que acabamos de mencionar", explica Nils Klöcker, uno de los autores principales del estudio y estudiante de doctorado en el Instituto de Bioquímica. En colaboración con el biólogo estructural Prof. Daniel Kümmel, que también trabaja en el Instituto de Bioquímica, también fue posible explicar la base de la actividad modificada a nivel molecular.
Utilizando la llamada ingeniería de proteínas - un método por el que fue galardonado con el premio Nobel en 2018 - los investigadores de Münster diseñaron una enzima en la cascada, haciendo posible encender y apagar las funciones del ADN por medio de la luz. Con la ayuda del diseño de proteínas, fue posible expandir el espectro de substratos de las enzimas - en este caso, las adenosiltransferasas de metionina (MAT). En su trabajo, los investigadores examinaron dos MAT. Las modificaciones realizadas ofrecen un punto de partida para el desarrollo de otras TMA con un espectro de sustrato ampliado. "La combinación de estas TMA con otras enzimas tiene potencial para futuras aplicaciones celulares. Este es un paso importante para implementar en los estudios epigenéticos sustancias no naturales generadas in situ para otras enzimas", dice Andrea Rentmeister.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Freideriki Michailidou, Nils Klöcker, Nicolas Cornelissen, Rohit K. Singh, Aileen Peters, Anna Ovcharenko, Daniel Kümmel, Andrea Rentmeister; "Engineered SAM synthetases for enzymatic generation of AdoMet analogs with photocaging groups and reversible DNA modification in cascade reactions"; Angewandte Chemie Int. Ed.; 2020
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