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El mecanismo mágico de la reparación genética: ¿cómo la proteína RecA desencadena la respuesta SOS?
La respuesta SOS es un mecanismo de respuesta global cuando las células enfrentan daños en el ADN. Durante este proceso se detiene el ciclo celular y se inician los procesos de reparación del ADN y mutación genética. El núcleo de este fenómeno reside en la proteína RecA. Cuando aparece el ADN monocatenario, la proteína RecA se estimula y comienza una serie de reacciones bioquímicas, que a su vez inician la respuesta SOS.
Descubrimiento de la respuesta SOS"El papel de la proteína RecA no es sólo reparar el ADN, sino también ofrecer una nueva perspectiva sobre cómo las células responden al estrés".
El concepto de respuesta SOS fue propuesto por primera vez por Evelyn Witkin. Al estudiar las características fenotípicas de la E. coli mutante, Witkin y su investigador postdoctoral Miroslav Radman detallaron la respuesta SOS de la bacteria a la radiación UV. El descubrimiento de este sistema no sólo demuestra que las células pueden coordinar su respuesta al daño del ADN, sino que también abre una investigación en profundidad sobre las respuestas al estrés celular.
Mecanismos de la respuesta SOS
En condiciones normales de crecimiento, el gen SOS está regulado negativamente por el dímero de proteína inhibidora LexA. LexA reprime la expresión de estos genes al unirse a una secuencia de consenso específica de 20 pb (caja SOS). Sin embargo, cuando el ADN se daña, a medida que las regiones de ADN monocatenario se acumulan en la horquilla de replicación, la proteína RecA comienza a formar estructuras filamentosas alrededor de estas regiones de ADN monocatenario de una manera dependiente de ATP y se activa.
"La activación de la proteína RecA hace que la proteína inhibidora LexA se autoescinda, liberando así la inhibición del gen SOS".
Cuando la concentración de LexA disminuye, el gen SOS correspondiente comienza a expresarse. Este proceso es gradual y ordenado. LexA tiene una afinidad más débil por ciertos operadores (como lexA, recA, uvrA, etc.), por lo que estos genes se activan completamente primero en la respuesta SOS y se expresan preferentemente durante el proceso de reparación.
Resistencia a los antibióticos y respuesta SOSEl estudio descubrió que el sistema de respuesta SOS puede provocar mutaciones y provocar mayor resistencia a los antibióticos. Durante la respuesta SOS, las tres polimerasas de ADN de baja fidelidad del mundo (Pol II, Pol IV y Pol V) aumentan la tasa de mutación. Por lo tanto, muchos equipos de investigación ahora se centran en estas proteínas con la esperanza de desarrollar medicamentos que puedan prevenir la reparación del SOS.
"Si se ampliara el tiempo que tardan los patógenos en desarrollar resistencia a los antibióticos, se podría mejorar la eficacia a largo plazo de algunos antibióticos".
Prueba de genotoxicidad
En Escherichia coli, varias clases de agentes que dañan el ADN pueden iniciar la respuesta SOS. Al fusionar el operador lac con un operador controlado por una proteína asociada a SOS, se puede implementar un ensayo colorimétrico simple para detectar genotoxicidad. Cuando se añade un análogo de la lactosa, la beta-galactosidasa lo degrada para producir un compuesto coloreado que se puede medir cuantitativamente con un espectrofotómetro. El grado de cambio de color es una medida indirecta del grado de daño del ADN.
Respuesta SOS de las cianobacteriasLas cianobacterias son los únicos procariotas capaces de realizar la fotosíntesis produciendo oxígeno, lo que ha tenido un impacto significativo en la atmósfera de oxígeno de la Tierra. En algunas cianobacterias marinas como Prochlorococcus y Synechococcus, se encontró que tienen un sistema SOS similar al de E. coli, que ayuda en su reparación de ADN porque codifican genes que son homólogos a los genes SOS de E. coli (como lexA y sulA).
Con el estudio en profundidad de la proteína RecA y el mecanismo de respuesta SOS, ¿pueden los científicos encontrar nuevas estrategias para evitar que los patógenos desarrollen resistencia en el futuro?
