Arxiu del dijous, 8/10/2015

Nobel de Química: La reparació del DNA

dijous, 8/10/2015

El DNA és, probablement, la molècula més famosa de totes. La doble hèlix apareix a qualsevol llibre, anagrama, marca comercial o aparell que tingui que veure amb les ciències de la vida. Associem tant el DNA amb la vida que a moltes pel·lícules i sèries ja parlen de DNA extraterrestre com si fos obligatori que la vida hi anés associada. (Incís: a mi em sorprendria molt que els extraterrestres tinguessin DNA).

Però fa uns anys, el DNA presentava algun problema. Funcionava massa bé. Els investigadors havien vist que deixat de la mà de Déu s’anava degradant lenta, però inexorablement. El DNA només és una filera llarguíssima de peces enganxades una rere l’altre. Hi ha quatre tipus diferents de peces que són les molècules anomenades adenosina (A), Citosina (C), Guanina (G) i Timina (T). La clau del DNA és l’ordre en que estan units aquests nucleòtids . Exactament igual que un text es fa amb lletres i la clau és l’ordre en el que posem les lletres.

Si el DNA és una hèlix doble és perquè al davant de cada “lletra” s’hi posa una de complementaria que farà de motllo quan les cèl·lules es divideixin. El detall és que el DNA té milions de lletres i, per molt eficient que sigui el mecanisme de copiar cada una de les dues cadenes, inevitablement es cometran errors. Errors que anomenem “mutacions”. Però quan els investigadors analitzaven la manera com es copiava deduïen que hi havia molts menys errors dels esperables. Semblava clar que la cèl·lula disposava d’algun sistema per identificar i reparar els errors.

Als anys setanta, el suec Tomas Lindahl va començar a trobar els primers mecanismes de reparació. Un dels problemes que té el DNA és que la citosina pot modificar-se amb relativa facilitat i convertir-se en una molècula diferent anomenada uracil (U), quan això passa, la cosa no funciona. Però hi ha uns enzims que van recorrent la cadena de DNA, identificant els uracils, tallant-los, traient-los i substituint-los per la citosina correcta. Era el que va anomenar “la capsa de reparacions del DNA”. Inicialment el va trobar en bacteris, però ara sabem que la resta d’organismes també tenim aquest sistema.

Un altre tipus de dany és el causat per les radiacions UV. Sempre diem que cal anar amb compte a l’hora de prendre el Sol ja que pot causar càncer. Això és perquè les radiacions UV causen una reacció que fa que dues timines del DNA s’uneixin entre sí de manera irreversible. Això també fa malbé la informació i cal reparar-ho. Per fer-ho hi ha un altre grup d’enzims que treballa de manera més radical. Quan detecten un dímer de timines tallen la cadena de DNA a banda i banda però sent generosos. Eliminen una dotzena de nucleòtids, i després deixen que altres enzims s’encarreguin de refer la seqüència, aprofitant la informació de l’altra cadena complementaria. Aquest mecanisme el va descobrir l’investigador turc Aziz Sancar.

I finalment, en Paul Modrich es va preguntar com sabien les cèl·lules quina era la cadena bona i quina era l’alterada en el DNA. Quan les cèl·lules es divideixen poden cometre errors al fabricar la cadena complementària. Hi ha sistemes de reparació, però estrictament només troben dos peces que no encaixen. Quina és la bona i quina la errònia? La resposta estava en un mecanismes que cada vegada és mes famós i al que li descobrim més i més funcions; la metilació del DNA. Això vol dir, simplement que, cada determinat número de nucleòtids, les cèl·lules enganxen un petit grup metil al DNA. Quan el DNA es duplica, la cadena vella conté grups metils i la nova encara no. Si alguna peca no encaixa hi ha enzims que busquen a quina banda hi ha el metil. Quan el troben passen a considerar aquella la cadena mare (i per tant la correcta) i rectifiquen la molècula incorrecta en l’altra cadena. Això ho va comprovar en uns experiments molt enginyosos fent servir virus que infectaven bacteris. El virus tenia metilada només una de les dues cadenes del DNA i van veure que el bacteri sempre reparava l’altre.

En realitat, el nostre DNA no te un únic sistema de reparació. En té molts i això fa que de cada mil errors que es cometen, només un passarà el control de qualitat i es mantindrà en forma de mutació. Quan les mutacions s’acumulen, la cèl·lula va perdent funcionalitat i en ocasions apareixen les malalties i el càncer. Res no és perfecte, però podem seguir vius perquè el DNA funciona condemnadament bé gràcies a aquests mecanismes que han merescut el premi Nobel de Química.