Hispanopedia WikiEn la reparación del ADN , el regulón Ada es un conjunto de genes cuya expresión es esencial para la respuesta adaptativa (también conocida como "respuesta Ada", de ahí su nombre), que se activa en las células procariotas por la exposición a dosis subletales de agentes alquilantes . Esto permite que las células toleren los efectos de dichos agentes, que de otro modo serían tóxicos y mutagénicos.
La respuesta de Ada incluye la expresión de cuatro genes: ada, alkA, alkB y aidB . El producto del gen ada , la proteína Ada, activa la transcripción de los cuatro genes. Las bases del ADN dañadas por alquilación se eliminan mediante estrategias específicas.
Agentes alquilantes
Los agentes alquilantes pertenecen a un grupo de mutágenos y carcinógenos que modifican el ADN mediante alquilación . Las lesiones en las bases alquilo pueden detener la replicación, interrumpir la transcripción o activar los puntos de control del ciclo celular o la apoptosis . En mamíferos, podrían estar implicados en la carcinogénesis , las enfermedades neurodegenerativas y el envejecimiento. Los agentes alquilantes pueden introducir grupos metilo o etilo en todos los átomos de nitrógeno y oxígeno disponibles en las bases del ADN, generando diversas lesiones.
La mayoría de la evidencia indica que, entre las 11 modificaciones de bases identificadas, dos, la 3-metiladenina (3meA) y la O6 - metilguanina (O6 - meG), son las principales responsables de los efectos biológicos de los agentes alquilantes. [ 1 ]
Funciones de los genes regulados por ada
La proteína Ada está compuesta por dos dominios principales, un dominio C-terminal y un dominio N-terminal, unidos por una región bisagra susceptible a la escisión proteolítica. Estos dominios pueden funcionar de forma independiente. El dominio AdaCTD transfiere aductos de metilo de O₆ - meG y O₄ - meG a su residuo Cys-321, mientras que el dominio AdaNTD desmetila metilfosfotriésteres mediante la transferencia de metilo a su residuo Cys-38. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
El gen alkA codifica una glicosilasa que repara diversas lesiones, incluyendo N-7-metilguanina , N-3-metilpurinas y O2 - metilpirimidinas. [ 2 ] La proteína AlkA elimina una base dañada del esqueleto de azúcar-fosfato mediante la ruptura del enlace glucosídico que une la base al azúcar, generando un sitio apurínico/apirimidínico. El procesamiento posterior de este sitio apurínico/apirimidínico por endonucleasas AP, polimerasa I y ligasa completa la reparación. [ 5 ]
AlkB , una de las proteínas de respuesta adaptativa de Escherichia coli , utiliza un mecanismo dependiente de α-cetoglutarato/Fe(II) que, mediante oxidación química, elimina diversas lesiones alquílicas del ADN, protegiendo así el genoma contra la alquilación. [ 6 ]
Se ha postulado que la proteína AidB participa en la degradación de agentes alquilantes endógenos. [ 7 ] [ 8 ] Muestra cierta homología con las acil-CoA oxidasas y aquellas que contienen flavinas . [ 7 ] Observaciones recientes sugieren que AidB podría unirse al ADN de doble cadena y participar en su desalquilación. [ 8 ] Sin embargo, para determinar la función precisa de AidB, se requieren investigaciones adicionales.
Regulación de la transcripción
La respuesta de Ada incluye la expresión de cuatro genes: ada , alkA , alkB y aidB . El producto del gen ada , la proteína Ada, es un activador de la transcripción de los cuatro genes.
La proteína Ada posee dos residuos de cisteína que actúan como aceptores de metilo y que son necesarios para la desmetilación del ADN. Ambos sitios pueden metilarse cuando la proteína Ada transfiere el grupo metilo de las lesiones de ADN correspondientes a sí misma. Esta reacción es irreversible y la proteína Ada metilada (me-Ada) puede actuar como activador transcripcional.
La proteína Ada activa la transcripción del regulón Ada de dos maneras diferentes. En el caso del operón ada - alkB y el promotor aidB , el dominio N-terminal (AdaNTD) participa en la unión al ADN e interactúa con la subunidad a de la ARN polimerasa , mientras que el dominio C-terminal metilado (me-AdaCTD) interactúa con la subunidad σ70 de la ARN polimerasa. Si bien estas interacciones son independientes, ambas son necesarias para la activación de la transcripción.
Para la activación del gen alkA , el dominio AdaNTD interactúa con las subunidades α y σ de la ARN polimerasa y activa la transcripción. A diferencia de los promotores ada y aidB , la forma no metilada de la proteína Ada , así como la forma metilada del dominio AdaNTD, pueden activar la transcripción en alkA .
La Ada metilada puede activar la transcripción por σ S así como por σ 70 en los promotores ada y aidB . [ 9 ] [ 10 ] Por el contrario, la me-Ada no solo no estimula la transcripción de alkA por σ S , sino que afecta negativamente la transcripción dependiente de σ S.
Las concentraciones intracelulares de σ S aumentan cuando las células alcanzan la fase estacionaria ; esto, a su vez, produce una disminución en la expresión de AlkA mediada por me-Ada . Por lo tanto, un aumento en la expresión de los genes de respuesta adaptativa, en paralelo con la expresión de los genes que producen alquilantes endógenos durante la fase estacionaria, previene el daño por alquilación al ADN y la mutagénesis .
Homólogos del regulón Ada en humanos
En las células humanas, la actividad alquiltransferasa es producto del gen MGMT . [ 11 ] [ 12 ] La proteína MGMT de 21,7 kDa está formada por secuencias de aminoácidos muy similares a las de las alquiltransferasas de E. coli , como Ada . A diferencia de las enzimas bacterianas, repara principalmente O 6 meG, mientras que la eliminación del aducto de alquilo de O 4 meT es mucho más lenta y significativamente menos efectiva. [ 13 ] [ 14 ] La reparación preferencial de O 6 meG es ventajosa para las células eucariotas ya que en animales de experimentación tratados con carcinógenos alquilantes esta lesión está implicada en la estimulación tumoral.
A diferencia de las metiltransferasas Ada y MGMT humanas , AlkB y sus homólogos humanos hABH2 y hABH3 no solo revierten directamente el daño de la base por alquilación, sino que lo hacen catalíticamente y con una especificidad de sustrato dirigida a la interfaz de apareamiento de bases de los pares de bases G:C y A:T. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Las estructuras cristalinas de AlkB y su homólogo humano hABH3 han mostrado plegamientos generales similares, destacando dominios funcionales conservados. [ 18 ]
Referencias
- ↑ Singer B (1976) Todos los oxígenos en los ácidos nucleicos reaccionan con agentes etilantes carcinogénicos. Nature 264: 333–339
- 1 2 Lindahl T, Sedgwick B, Sekiguchi M, Nakabeppu Y (1988) Regulación y expresión de la respuesta adaptativa a los agentes alquilantes. Annual Review of Biochemistry. 57: 133–157
- ↑ Moore MH, Gulbis JM, Dodson EJ, Demple B, Moody PC (1994) Estructura cristalina de una proteína de reparación de ADN suicida: la Ada O6-metilguanina-ADN metiltransferasa de E. coli. EMBO Journal. 13:1495–1501.
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- ↑ Volkert, MR 1988. Respuesta adaptativa de Escherichia coli al daño por alquilación. Mutagénesis ambiental y molecular. 11:241–255.
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- 1 2 Landini P, Hajec LI, Volkert MR (1994) Estructura y regulación transcripcional del gen de respuesta adaptativa aidB de Escherichia coli. Journal of Bacteriology. 176: 6583–6589.
- 1 2 Rohankhedkar MS, Mulrooney SB, Wedemeyer WJ, Hausinger RP (2006) El componente AidB de la respuesta adaptativa de Escherichia coli a los agentes alquilantes es una proteína que contiene flavina y se une al ADN. Journal of Bacteriology. 188:223–230.
- ↑ Landini, P., LI Hajec, LH Nguyen, RR Burgess y MR Volkert. 1996. La proteína sensible a la leucina (lrp) actúa como un represor específico de la transcripción dependiente de sigmaS del gen aidB de Escherichia coli. Microbiología Molecular. 20:947–955.
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