Se ha identificado una nueva enzima importante en el metabolismo del ADN y el ARN: una publicación de un equipo polaco en PNAS

Un equipo del Instituto de Varsovia ha descubierto un mecanismo hasta ahora desconocido para regular el metabolismo de los ácidos nucleicos y, por tanto, el "alfabeto de la vida" celular.

Científicos del Instituto Internacional de Biología Molecular y Celular (IIMCB) han descrito en la prestigiosa revista PNAS la actividad de la enzima CDADC1, previamente desconocida. Esta enzima participa en la regulación de la disponibilidad de los nucleótidos necesarios para la creación de ADN y ARN, y su actividad podría ser importante para el correcto desarrollo de los procesos genéticos.

El ADN, la base de la vida, se encuentra en casi todas las células. La información genética almacenada en él puede utilizarse traduciéndola a ARN. Esto, a su vez, conduce a la creación de proteínas, que construyen y mueven todo el organismo.

El ADN y el ARN se componen de tres tipos comunes de nucleótidos: adenina, citosina y guanina (A, C, G). Además, el ADN contiene timina (T) y el ARN, uracilo (U). Cuando una célula quiere copiar ADN (por ejemplo, antes de la división) o producir ARN (la fórmula del ADN necesaria para producir proteínas), necesita componentes básicos especiales, los llamados nucleótidos, que sirven como material para crear nuevas cadenas. Constantemente se producen numerosas reacciones en las células, en las que un nucleótido se transforma en otro. En este proceso intervienen numerosas enzimas que, en conjunto, mantienen el equilibrio entre los distintos tipos de nucleótidos, lo cual es crucial para el correcto desarrollo de los procesos genéticos.

Aunque la estructura y función del ADN han sido estudiadas intensamente durante décadas, el metabolismo de los nucleótidos permaneció en la sombra durante muchos años: la mayor parte de nuestro conocimiento sobre este tema se remonta a las décadas de 1960 y 1970.

El primer autor de la publicación en PNAS, el Dr. Anton Slyvka del IIMCB, explica que la investigación sobre el metabolismo de los ácidos nucleicos implica el análisis de la formación y las transformaciones de los nucleótidos que construyen el ADN y el ARN.

El metabolismo de nucleótidos es un campo clásico de la bioquímica que se estudió intensamente a mediados del siglo XX. Se descubrieron numerosas reacciones y enzimas clave entre las décadas de 1930 y 1960, y estudios previos sobre los componentes de los ácidos nucleicos allanaron el camino para el descubrimiento de la estructura del ADN en 1953. Con el tiempo, se reconoció que el metabolismo de nucleótidos ya se comprendía en gran medida, y el interés de los científicos se desplazó hacia la biología molecular y la genética —afirmó el Dr. Slyvka—.

Mientras tanto, la investigación del equipo del IIMCB se remonta a los fundamentos de la bioquímica de los ácidos nucleicos, mostrando la acción de la enzima desaminasa CDADC1, que en la célula convierte la citosina en uracilo. La desaminación es una reacción en la que se elimina un grupo amino de una molécula y se reemplaza por un átomo de oxígeno, lo que altera sus propiedades; por ejemplo, la citosina se convierte en uracilo.

Para que los nucleótidos sirvan como componentes básicos del ADN, primero deben convertirse a su forma trifosfato (p. ej., dATP, dTTP, dGTP, dCTP). El equipo demostró que CDADC1 es el primer ejemplo conocido de desaminación a nivel de trifosfato en eucariotas, incluidos los humanos.

Resulta que esta proteína previamente desconocida, CDADC1, es común en las células de vertebrados, desde tiburones hasta humanos. Y si una proteína involucrada en la síntesis de ADN y ARN no ha cambiado a lo largo de cientos de millones de años de evolución, es señal de que su función en el organismo es extremadamente importante. Por ello, el equipo del IIMCB decidió investigar la actividad y la estructura de esta desaminasa humana previamente desconocida. Los investigadores confirmaron que la proteína participa en el metabolismo de los ácidos nucleicos.

Pero eso no es todo. Como parte del estudio, los científicos criaron ratones que carecían de la proteína CDADC1 activa. Resultó que estos ratones se desarrollaron con normalidad: eran sanos y fértiles, lo que sugiere que el papel fisiológico de esta proteína aún no está claro. "Estudiamos ratones en condiciones de laboratorio, donde el animal no está expuesto al estrés. Es posible que la importancia de esta proteína solo se manifieste en situaciones de estrés. Se están realizando más estudios sobre la función biológica de CDADC1. En este trabajo, nos centramos principalmente en las bases bioquímicas y moleculares de su acción", explicó el Dr. Slyvka.

"Se han identificado más de 20.000 proteínas en humanos, pero se conoce la función exacta de menos de la mitad de ellas", afirmó el Dr. Slyvka. Actualmente, la investigación se centra principalmente en proteínas de reconocida importancia para la salud, ya que son las que tienen mayor potencial de uso práctico. "Estudiar proteínas desconocidas conlleva riesgos: su función puede ser poco relevante desde el punto de vista de las aplicaciones. Sin embargo, su importancia a menudo solo se hace evidente con el tiempo. En mi opinión, sin embargo, aprender sobre un nuevo mecanismo bioquímico es una valiosa contribución a la ciencia, incluso si aún se desconoce su función fisiológica. Merece la pena estudiar fenómenos de interés científico, aunque su utilidad no siempre sea evidente", concluyó el investigador.

La ciencia en Polonia, Ludwik Tomal

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