Desenrollar Mientras Se Mantiene En El Camino: Eso Es Lo Que Hacen Las Helicasas Del Cuerpo

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Como "el pequeño motor que podría", las helicasas son enzimas trabajadoras que no se rinden.

Como "El pequeño motor que podría", las helicasas son enzimas trabajadoras que no se rinden. Sin ellos, sus células dejarían de dividirse y muchos otros procesos biológicos importantes se detendrían.

Las helicasas están involucradas en prácticamente todos los procesos celulares que involucran ADN y ARN. Sin embargo, su reclamo a la fama es el desenrollado del ADN para que pueda copiarse durante la división celular. Las helicasas son enzimas evolutivamente antiguas que se encuentran en los virus y en todos los seres vivos. La mayoría de los organismos, incluidos los humanos, tienen muchas versiones que confirman los roles críticos y diversos de estas enzimas dentro de las células. El genoma humano codifica 95 formas de helicasa. Incluso el microscópico E. coli La bacteria tiene más de una docena de helicasas.

Cuando algo sale mal con las helicasas, puede causar problemas de salud. Las mutaciones que inhabilitan las helicasas se han relacionado con el cáncer y ciertas enfermedades genéticas, como el síndrome de Werner (una condición de envejecimiento prematuro) y el xerodermapigmentoso (un trastorno de fotosensibilidad causado por un defecto en la reparación del ADN).

Sigue leyendo para conocer algunos de los últimos descubrimientos realizados por científicos financiados por los Institutos Nacionales de la Salud sobre cómo las helicasas nos mantienen vivos y sanos.

Mantenerse en el camino

Antes de que una célula se divida, debe copiar su ADN para que cada célula "hija" obtenga un juego completo de cromosomas. Las helicasas desenrollan y separan las hebras de ADN para dar paso a la maquinaria de duplicación.

Las helicasas recorren vastas extensiones de ADN sin caerse, manteniendo el ritmo de la maquinaria de replicación de ADN que sigue detrás. Con muchos organismos que tienen millones, si no miles de millones de "letras" de nucleótidos en su ADN, las helicasas también deben trabajar rápidamente para ayudar a duplicar todo. Los estudios han demostrado que las helicasas pueden viajar a velocidades vertiginosas, pasando a cientos de nucleótidos por segundo.

Incluso cuando se lanzan a lo largo del ADN a velocidades máximas como el Shinkansen, las helicasas tienen una capacidad extraordinaria para aferrarse a la cadena de ADN sin caerse. Los investigadores se han preguntado cómo las helicasas se mantienen en el camino durante tanto tiempo cuando otras enzimas tienen problemas para pegarse. Michelle Wang, física de la Universidad de Cornell, y Smita Patel, bioquímica de la Escuela de Medicina Robert Wood Johnson de la Universidad de Medicina y Odontología de Nueva Jersey, recientemente ayudaron a aclarar esta cuestión.

Al igual que muchas otras helicasas, la que estudiaron está formada por seis partes de proteínas dispuestas en un anillo. La cadena de ADN pasa a través del centro del anillo. Los investigadores descubrieron que dos de las partes de la proteína helicasa se mueven a lo largo de la hebra, mientras que las otras cuatro lo atan al ADN, lo que permite que la helicasa avance mientras se mantiene segura en el camino.

Como un superhéroe, la helicasa PcrA se enrolla en el ADN monocatenario y elimina las proteínas secuestradoras que podrían dañar el material genético.

Como un superhéroe, la helicasa PcrA se enrolla en el ADN monocatenario y elimina las proteínas secuestradoras que podrían dañar el material genético.

Crédito: Taekjip Ha

Helicase Superheroes

Mientras se mantienen firmemente atados, ciertas helicasas también pueden eliminar las proteínas no deseadas que se interponen en su camino. Este papel inesperado apareció en una investigación reciente dirigida por el físico Taekjip Ha de la Universidad de Illinois.

Durante el proceso de copia, el ADN descomprimido está expuesto a un posible secuestro por parte de proteínas que podrían barajar el material genético de manera dañina. El equipo de Ha descubrió que una helicasa llamada PcrA protege contra el secuestro al repetirse y liberar las hebras de ADN expuestas, eliminando las proteínas no deseadas que podrían dañarlos.

Detección de virus de ARN

RIG-I (cintas y bobinas exteriores) unidas a ARN de doble cadena (estructuras de barra central).

RIG-I (cintas y bobinas exteriores) unidas a ARN de doble cadena (estructuras de barra central).

Crédito: Smita Patel

Muchos científicos están trabajando para descubrir los roles desempeñados por las helicasas de ARN, que son menos entendidas que sus contrapartes de ADN. Mientras que muchas helicasas de ARN están involucradas en la producción, procesamiento o uso de ARN, otras desempeñan un papel inusual al ayudar a combatir la infección viral.

Cuando un virus de ARN invade una célula, produce moléculas de ARN que ayudan a propagar el virus y, por lo tanto, la infección. Una helicasa de ARN llamada RIG-I ayuda a controlar la infección al reconocer las moléculas de ARN víricas y al sistema inmunitario innato, la primera línea de defensa del cuerpo contra los patógenos invasores.

Smita Patel, esta vez en colaboración con el biólogo estructural Joseph Marcotrigiano de la Universidad de Rutgers, produjo imágenes detalladas de cómo RIG-I se une al ARN viral. Las instantáneas moleculares del equipo mostraron que la unión al ARN cambia sustancialmente la estructura de RIG-I y desenmascara una región que hace sonar la alarma del sistema inmunológico.

Los científicos pueden usar este nuevo conocimiento mientras buscan diseñar medicamentos que actúen sobre RIG-I para combatir infecciones o controlar una respuesta inmune hiperactiva.

Este artículo de Inside Life Science se proporcionó a WordsSideKick.com en cooperación con el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales, parte de los Institutos Nacionales de Salud..

Lee mas:

  • Comunicado de prensa sobre la investigación de Michelle Wang
  • Comunicado de prensa sobre la investigación de Taekjip Ha.
  • Comunicado de prensa sobre la investigación de Smita Patel.


Suplemento De Vídeo: DNA Structure and Replication: Crash Course Biology #10.




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