Hispanopedia WikiLa respuesta adaptativa al daño por metilación (o respuesta Ada) es una vía de respuesta al daño del ADN bacteriano inducida específicamente tras la exposición al daño por metilación del ADN. [ 1 ] Se inicia independientemente de la respuesta SOS . Bacterias como Escherichia coli expuestas a dosis subletales de daño por metilación activan la vía de respuesta Ada. Esto permite su supervivencia a la exposición posterior a altas dosis del mismo agente (que de otro modo serían letales). [ 2 ] [ 3 ] La respuesta Ada se identificó por primera vez en E. coli ; sin embargo, a lo largo de los años se han identificado vías de respuesta Ada diversas y generalizadas en bacterias. [ 4 ] Las vías suelen variar en la organización de dominios de la proteína reguladora que orquesta la respuesta Ada.
Función
La influencia ambiental juega un papel crucial en la plasticidad del desarrollo de los genotipos debido a la introducción de agentes que dañan el ADN. Este fenómeno y el mecanismo de defensa que ha evolucionado para proteger el genotipo de un organismo contra el daño y prevenir múltiples fenotipos se conoce como respuesta adaptativa. [ 5 ] Dado que la respuesta adaptativa puede prevenir la posibilidad de diferentes fenotipos, permite a los organismos minimizar los efectos del estrés que experimentan por diferentes factores estresantes y, eventualmente, desarrollar resistencia a estos. [ 5 ] Los efectos de varios agentes genotóxicos químicos, biológicos y físicos comprometen la integridad genotípica de todos los organismos; sin embargo, se han desarrollado muchos mecanismos de defensa evolutivos para que los factores estresantes estimulen la respuesta adaptativa para reducir el estrés a un nivel más razonable y manejable y disminuir el daño genético. [ 6 ]
Muchos de estos mecanismos de defensa han contribuido a la respuesta adaptativa no específica al "acondicionar" a los organismos afectados con pequeñas cantidades de estresores particulares para estimular cambios en la conformación celular y aumentar la resistencia cuando el organismo se expone a concentraciones más altas de ese estresor en particular. Por ejemplo, la descomposición del agua produce radicales libres hidroxilo altamente reactivos que pueden dañar el ADN, estimulando así los mecanismos de reparación del ADN . [ 5 ] Esta regulación positiva del ADN está involucrada en la respuesta adaptativa porque el organismo se está condicionando para protegerse contra estos estresores. Las especies reactivas de oxígeno (ROS) son muy dañinas para el ADN y están altamente asociadas con la respuesta adaptativa. Cuando los radicales libres atacan las biomoléculas importantes que componen los organismos, los intermediarios moleculares dañinos reaccionan con el ADN y lo dañan, lo que lleva a daños en las bases o rupturas en la cadena de ADN bicatenario. La respuesta adaptativa es útil para prevenir el daño y mantener la integridad del genoma.
La respuesta de Ada de E. coli
Esta respuesta se identificó por primera vez en E. coli . [ 7 ] La respuesta adaptativa de E. coli está constituida por cuatro genes: ada , alkA , alkB y aidB , cada uno de los cuales actúa en residuos específicos, todos regulados por la proteína Ada de E. coli .
La respuesta adaptativa de E. coli está mediada por la proteína Ada , que transfiere covalentemente el daño por metilación del ADN a uno de sus dos residuos de cisteína aceptores de metilo activos : Cys38 y Cys321. [ 2 ] [ 8 ] La proteína Ada puede reparar el daño transfiriendo grupos metilo de O6-metilguanina u O4-metiltimina a Cys321 y también de metilfosfotriésteres al residuo Cys38 a través de un proceso irreversible. [ 2 ] También puede convertir la proteína de un activador débil a uno fuerte de la transcripción, [ 9 ] aumentando la actividad de reparación de alquilación. [ 2 ]
Ada
El gen ada posee actividades reguladoras y reparadoras, ambas muy próximas entre sí. Para que se produzca la regulación, la proteína ada debe activarse, lo cual es consecuencia de la actividad de reparación del ADN. [ 10 ]
alkA
El producto del gen alkA es una glicosilasa que puede reparar diversas lesiones, eliminando una base del esqueleto de azúcar-fosfato y produciendo un sitio apurínico/apirimidínico . [ 10 ]
ayudaB
El producto aidB es una proteína que contiene flavina . [ 11 ]
alkB
alkB es una oxidorreductasa dependiente de hierro [ 12 ] y está asociada con la reparación del ADN porque este gen es capaz de reparar lesiones en el ADN del fago antes de la infección. También se ha demostrado que alkB es necesaria para la reactivación del fago monocatenario tratado con MMS (agente metilante metanosulfonato) y, dado que no hay lesiones que eliminar, se ha sugerido que alkBB participa en la replicación del ADN molde dañado. Además, el hecho de que alkB pueda conferir resistencia a un agente metilante sugiere que funciona por sí mismo [ 10 ] .
Mecanismo
Aunque se sabe poco sobre el mecanismo de la respuesta adaptativa, se cree que intervienen cambios en la transcripción genética y la activación de las defensas celulares. Recientemente se ha sugerido que vías mecanísticas específicas de la respuesta adaptativa pueden activar la importante proteína supresora de tumores p53 . Un experimento clave que revela los mecanismos subyacentes es el que implica el tratamiento con inhibidores de la síntesis de proteínas en células de Oedogonium, Chlamydomonas y Closterium. [ 5 ] Este experimento dio como resultado la síntesis de proteínas de unión al ADN en las células condicionadas con el agente estresante. Además, la respuesta adaptativa inversa sugiere que una dosis de acondicionamiento alta seguida de una segunda dosis baja produce aproximadamente la misma magnitud de respuesta. Esto podría indicar que los mecanismos funcionan mediante la modulación de la respuesta celular, no la prevención, ante el daño inminente. La respuesta adaptativa no es instantánea y tarda varias horas en desarrollarse; sin embargo, una vez desarrollada, puede durar meses siempre que la exposición al agente estresante sea limitada y no sobrecargue la célula. Se sabe que esto depende de la dosis y del tiempo, y la respuesta máxima se produce a las 4 horas después de una dosis inicial de acondicionamiento de 100 cGy (centigray) de radiación estresante. [ 5 ]
Referencias
- ↑ Landini, Paolo; Volkert, Michael R. (diciembre de 2000). "Respuestas reguladoras de la respuesta adaptativa al daño por alquilación: un regulón simple con características reguladoras complejas" . Journal of Bacteriology . 182 (23): 6543– 6549. doi : 10.1128/jb.182.23.6543-6549.2000 . PMC 111391. PMID 11073893 .
- 1 2 3 4 Volkert MR. (1988). Respuesta adaptativa de Escherichia coli al daño por alquilación. Environ Mol Mutagen 11(2):241-55.
- ↑ Kamat, Aditya; Tran, Ngat T.; Sharda, Mohak; Sontakke, Neha; Le, Tung BK; Badrinarayanan, Anjana (2023-10-10). "Prevalencia generalizada de una modificación postraduccional en la activación de una respuesta esencial al daño del ADN bacteriano". bioRxiv 10.1101/2023.10.09.561495 .
- ↑ Kamat, Aditya; Badrinarayanan, Anjana (1 de junio de 2023). "Respuestas al daño del ADN bacteriano independientes de SOS: mecanismos diversos, función unificadora" . Current Opinion in Microbiology . 73 102323. doi : 10.1016/j.mib.2023.102323 . PMC 7617703. PMID 37148591 .
- 1 2 3 4 5 Dimova EG, Bryant PE, Chankova SG (2008). "Respuesta adaptativa: algunos mecanismos subyacentes y preguntas abiertas" . Genetics and Molecular Biology . 31 (2): 396– 408. doi : 10.1590/S1415-47572008000300002 . hdl : 10023/3327 .
- ↑ Calabrese EJ, Bachmann KA, Bailer AJ, Bolger PM, Borak J, Cai L, et al. (julio de 2007). "Terminología de respuesta biológica al estrés: Integración de los conceptos de respuesta adaptativa y estrés de preacondicionamiento dentro de un marco de dosis-respuesta hormético" . Toxicología y farmacología aplicada . 222 (1): 122– 8. Bibcode : 2007ToxAP.222..122C . doi : 10.1016/j.taap.2007.02.015 . PMID 17459441. S2CID 1947211 .
- ↑ Samson, Leona; Cairns, John (mayo de 1977). "Una nueva vía para la reparación del ADN en Escherichia coli" . Nature . 267 (5608): 281–283 . Bibcode : 1977Natur.267..281S . doi : 10.1038/267281a0 . ISSN 1476-4687 . PMID 325420 .
- ↑ He, Chuan; Hus, Jean-Christophe; Sun, Li Jing; Zhou, Pei; Norman, Derek PG; Dötsch, Volker; Wei, Hua; Gross, John D.; Lane, William S.; Wagner, Gerhard; Verdine, Gregory L. (octubre de 2005). "Un interruptor electrostático dependiente de la metilación controla la reparación del ADN y la activación transcripcional por Ada de E. coli" . Molecular Cell . 20 (1): 117– 129. doi : 10.1016/j.molcel.2005.08.013 . PMID 16209950 .
- ↑ Sedgwick, B., Robins, P., Totty, Nick., Lindahl, Tomas. Dominios funcionales y sitios aceptores de metilo de la proteína Ada de Escherichia coli *. v. 263. n 9. p 4430-4433, 1998.
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- ↑ 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. J Bacteriol 188(1):223-30.
- ↑ Yu B, Edstrom WC, Benach J, Hamuro Y, Weber PC, Gibney BR, Hunt JF. (2006). Estructuras cristalinas de complejos catalíticos de la enzima de reparación oxidativa de ADN/ARN AlkB. Nature 439(7078):879-84.
- reparación del ADN
- expresión génica
