Nobel de Química: La reparació del DNA

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.

9 comentaris

  • Manel Ros

    08/10/2015 22:54

    A mi, tot això, també em sembla extraordinari però, per si no en teníem prou amb la complexitat dels mecanismes genètics, els fenòmens epigenètics, que obren la porta a la transmissió de caràcters adquirits, afegeixen un altre grau de perplexitat. Per cert, algú repara les epimutacions?

  • Llorenç Solé

    08/10/2015 14:56

    @Carquinyol Tens molta raó. Es podria fer una analogia sobre convergència evolutiva comparant DNA i bytes. Al capdavall, ambdós constitueixen conjunts de dades, no?

    Molt bo aquest article del Daniel. Sabia que el DNA es podia reparar però no en sabia res dels mecanismes. Sembla mentida com l’evolució produeix solucions tan enginyoses i efectives.

  • Daniel Closa

    08/10/2015 12:35

    Pons: Uf. A veure demà com va…

    Vicent Bosch i Paul. Uix. Em sembla que era tot una mica exagerat amb aquest nano. No va inventar cap sensor sinó que va empaquetar amb gràcia un sensor que ja estava inventat. La mateixa idea s’ha desenvolupat en molts llocs, però com que no eren nanos jovenets, no cridaven l’atenció.
    I en realitat tampoc funciona tant bé.

  • Vicent Bosch i Paús

    08/10/2015 12:00

    Serà cert?

    NACIMIENTO DE UN GENIO !

    Se llama Andraka, parece ser descendiente de Otomanos-Eslavos…

    Un chico de 16 años inventó un sensor que detecta el cáncer en 5 minutos y en etapas tempranas

    Jack Andraka perdió a un ser querido a los 13 por cáncer de páncreas. Se puso a investigar y descubrió el sensor, que cuesta 3 centavos de dólar. Los laboratorios se negaron a apoyarlo porque derriba a la millonaria industria del cáncer. Una universidad avalará su descubrimiento.

  • Pons

    08/10/2015 11:16

    Uauuu aquesta setmana dels Nobels de centpeus està sent especialment acollonant en quan a descobriments científics, a veure si el de demà està a l’alçada ;)

  • Daniel Closa

    08/10/2015 9:27

    Carquinyol. Al final és un tema quasi filosòfic. Per determinats problemes només hi ha un nombre limitat de solucions. La natura les va posar en pràctica fa uns quants milions d’anys, i els informàtics ho fan ara.

    Jorid Domènech: Uix! Això és un dels grans temes relacionats amb el DNA. Rere la simple imatge de la doble hèlix, en realitat s’hi amaga una complexitat espaterrant. Una vegada en vaig fer un post.
    http://centpeus.blogspot.com/2006/11/un-problema-dempaquetament.html

    David BC: A mi també em passa. Descobrir com és l’univers permet adonar-te de com de fascinant és tot el que ha hagut de passar perquè puguem estar aquí mirant de descobrir-ho. Ser un ésser viu i amb consciència és un privilegi del que no en som prou conscients.

  • David BC

    08/10/2015 9:15

    Tota aquesta maquinaria tant increible que funciona “només” per permetre la vida, juntament amb el que explicaves ahir de la composició de la materia amb partícules tant extraordinaries com els neutrins… i que tot plegat ens permeti ser aquí provant d’esbrinar el cóm… Em provoca estupor. És al·lucinant.

  • Jordi Domènech

    08/10/2015 8:30

    Aquest matí, mentre intentava escoltar les notícies de la ràdio, a les fosques i amb auriculars per no despertar la dona, m’ha vingut a cap un tema que casualment lliga moltíssim amb el que escrius avui:
    Com s’ho fan les cèl·lules perquè l’ADN no s’emboliqui com el fil dels auriculars?

  • Carquinyol

    08/10/2015 8:12

    Estava llegint això que expliques i em venia al cap tota la teoria de correcció d’errades que s’explica en informàtica. Realment tenen moltes similituds.