Dsup

Proteína supresora de daños
Identificadores
OrganismoRamazzottius varieornatus (tardígrado)
SímboloDsup
Protección unificadaP0DOW4
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EstructurasModelo suizo
DominiosInterprofesional

Dsup (contracción del supresor de daños ) es una proteína de asociación de ADN , exclusiva del tardígrado , [1] que suprime la aparición de roturas de ADN por radiación. [2] [3] [4] [5] Cuando las células HEK293 humanas se diseñaron con proteínas Dsup, mostraron aproximadamente un 40% más de tolerancia a la radiación de rayos X. [5]

Los tardígrados pueden soportar 1.000 veces más radiación que otros animales, [6] dosis letales medias de 5.000 Gy (de rayos gamma) y 6.200 Gy (de iones pesados) en animales hidratados (5 a 10 Gy podrían ser fatales para un humano). [6] La única explicación encontrada en experimentos anteriores para esta capacidad fue que su estado de agua reducido proporciona menos reactivos para la radiación ionizante . [6] Sin embargo, investigaciones posteriores encontraron que los tardígrados, cuando están hidratados, siguen siendo altamente resistentes a la radiación UV de onda corta en comparación con otros animales, y que un factor para esto es su capacidad para reparar eficientemente el daño a su ADN resultante de esa exposición. [7] Un estudio de referencia sobre la proteína Dsup mostró que puede unirse a los nucleosomas en la célula y proteger el ADN. [8]

La proteína Dsup se ha probado en otras células animales. Utilizando un cultivo de células humanas que expresan la proteína Dsup, se descubrió que después de la exposición a rayos X, las células tenían menos roturas de ADN que las células de control. [3]

Después del tratamiento con peróxido de hidrógeno , las células Dsup+ activan principalmente los sistemas de desintoxicación y las enzimas antioxidantes que limitan el estrés oxidativo y eliminan los radicales libres oxidativos, mientras que los mecanismos de reparación del ADN solo se activan marginalmente. [9] Por lo tanto, tras la inducción del estrés oxidativo, la proteína Dsup parece proteger principalmente al ADN de forma directa. [9]

Se ha descubierto que la proteína Dsup es neurotóxica y promueve la neurodegeneración cuando se expresa en neuronas cultivadas al aumentar el daño del ADN a través de la formación de roturas de doble cadena. [10]

Función y estructura

La Dsup de Ramazzottius varieornatus se utiliza principalmente para el estudio, ya que es una de las especies más tolerantes al estrés. También se encuentran versiones ortólogas de Dsup en Hypsibius exemplaris (OQV24709, A0A1W0XB17 ). Dsup no muestra mucha estructura secundaria, salvo por la hélice en el medio. La mitad C-terminal contiene una NLS, y esta mitad rica en Ala/Gly es suficiente para la unión del ADN. Probablemente esté mayormente desordenada, pero tiene mucha carga positiva. [2]

Se sabe que la Dsup se une al ADN libre, pero se une más fuertemente a los nucleosomas , la forma compacta típica del ADN en las células eucariotas. Su dominio de unión a los nucleosomas es vagamente similar al de las proteínas HMGN . [11] La Dsup localizada en el ADN nuclear reduce las roturas de cadena simple y doble cuando se somete a radiación ionizante . [12]

La simulación de dinámica molecular de Dsup en un complejo con ADN muestra que es una proteína intrínsecamente desordenada . Su flexibilidad y carga electrostática la ayudan a unirse al ADN y formar agregados. [13]

Referencias

  1. ^ Zimmer C (12 de abril de 2024). «Lo que hace que los diminutos tardígrados sean casi a prueba de radiación: una nueva investigación descubre que los microscópicos «osos de agua» son notablemente buenos para reparar su ADN después de una gran explosión de radiación». The New York Times . Archivado desde el original el 12 de abril de 2024. Consultado el 13 de abril de 2024 .
  2. ^ ab Hashimoto T, Kunieda T (junio de 2017). "Proteína protectora del ADN, un nuevo mecanismo de tolerancia a la radiación: lecciones de los tardígrados". Life . 7 (2): 26. Bibcode :2017Life....7...26H. doi : 10.3390/life7020026 . PMC 5492148 . PMID  28617314. 
  3. ^ ab Turk V (20 de septiembre de 2016). «Los científicos identifican un gen que protege a los tardígrados de la radiación». Vice . Consultado el 19 de mayo de 2018 .
  4. ^ Tauger N, Gill V (20 de septiembre de 2016). "Se revela el secreto de supervivencia del 'animal más resistente de la Tierra'". BBC News . Consultado el 21 de septiembre de 2016 .
  5. ^ ab Hashimoto T, Horikawa DD, Saito Y, Kuwahara H, Kozuka-Hata H, Shin-I T, et al. (septiembre de 2016). "Genoma tardígrado extremadamente tolerante y radiotolerancia mejorada de células humanas cultivadas por proteína exclusiva de tardígrado". Nature Communications . 7 : 12808. Bibcode :2016NatCo...712808H. doi :10.1038/ncomms12808. PMC 5034306 . PMID  27649274. 
  6. ^ abc Horikawa DD, Sakashita T, Katagiri C, Watanabe M, Kikawada T, Nakahara Y, et al. (Diciembre de 2006). "Tolerancia a la radiación en el tardígrado Milnesium tardigradum". Revista internacional de biología de la radiación . 82 (12): 843–848. doi :10.1080/09553000600972956. PMID  17178624. S2CID  25354328.
  7. ^ Horikawa DD. "Tolerancia a la radiación ultravioleta de los tardígrados". NASA.com. Archivado desde el original el 18 de febrero de 2013. Consultado el 15 de enero de 2013 .
  8. ^ Chavez C, Cruz-Becerra G, Fei J, Kassavetis GA, Kadonaga JT (octubre de 2019). Jones KA, Tyler JK (eds.). "La proteína supresora de daño tardígrado se une a los nucleosomas y protege el ADN de los radicales hidroxilo". eLife . 8 : e47682. doi : 10.7554/eLife.47682 . PMC 6773438 . PMID  31571581. 
  9. ^ ab Ricci C, Riolo G, Marzocchi C, Brunetti J, Pini A, Cantara S (septiembre de 2021). "La proteína supresora de daños tardígrados modula el factor de transcripción y los genes de reparación del ADN en células humanas tratadas con radicales hidroxilo y UV-C". Biology . 10 (10): 970. doi : 10.3390/biology10100970 . PMC 8533384 . PMID  34681069. 
  10. ^ Escarcega RD, Patil AA, Meyer MD, Moruno-Manchon JF, Silvagnoli AD, McCullough LD, et al. (junio de 2023). "La proteína supresora de daño tardígrado Dsup promueve el daño del ADN en las neuronas". Neurociencias moleculares y celulares . 125 : 103826. doi :10.1016/j.mcn.2023.103826. PMC 10247392 . PMID  36858083. 
  11. ^ Chavez C, Cruz-Becerra G, Fei J, Kassavetis GA, Kadonaga JT (octubre de 2019). "La proteína supresora de daño tardígrado se une a los nucleosomas y protege el ADN de los radicales hidroxilo". eLife . 8 . doi : 10.7554/eLife.47682 . PMC 6773438 . PMID  31571581. 
  12. ^ Aguilar R, Hickman AR, Tyler JK (2023). "La unión multivalente de la proteína Dsup tardígrada a la cromatina promueve la supervivencia y longevidad de la levadura tras la exposición al daño oxidativo". Research Square : rs.3.rs-3182883. doi :10.21203/rs.3.rs-3182883/v1. PMC 10402244. PMID  37546815. 
  13. ^ Mínguez-Toral M, Cuevas-Zuviría B, Garrido-Arandia M, Pacios LF (agosto de 2020). "Un estudio estructural computacional sobre el papel protector del ADN de la proteína Dsup, exclusiva de los tardígrados". Scientific Reports . 10 (1): 13424. Bibcode :2020NatSR..1013424M. doi :10.1038/s41598-020-70431-1. PMC 7414916 . PMID  32770133. 
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