Introspecção nova em dano de radiação ao ADN

Uma técnica nova para avaliar as causas da radiação de dano ao ADN indica que o regime espacial de locais danificados, ou as lesões, são mais importantes do que o número de lesões em determinar a severidade do dano.

A técnica, desenvolvida por cientistas no Ministério de E.U. (DOE) do laboratório nacional do Brookhaven da Energia, ajudas revela porque as partículas cobradas alta-tensão tais como os íons pesados no espaço são mais potencialmente nocivos do que formulários da baixo-energia da radiação tais como raios X e raios gama. A pesquisa podia ajudar a esclarecer os riscos enfrentados pelos astronautas futuros que voam missões a longo prazo à lua ou ao Marte. Será publicada na introdução do 19 de março de 2008 da pesquisa dos ácidos nucleicos do jornal.

A técnica usa “etiquetas fluorescentes coloridas diferentes” em vez das radioactivas para monitorar o reparo de dano a ADN, molécula genética da instrução da vida. Porque estas etiquetas fluorescentes reduzem a quantidade de resíduos perigosos associada com a pesquisa (e seu custo) os cientistas de Brookhaven, Betsy Sutherland e Brigitte Paap, agora na universidade estadual do Arizona, foram reconhecidos pelo escritório da GAMA da ciência para sua “melhor inovação da prevenção da poluição na classe”.

Betsy Sutherland

“Compreendendo os efeitos em seres humanos da exposição de radiação - se no ambiente natural, no espaço, no local de trabalho, ou devido à radioterapia - exige a introspecção na indução e reparo de dano ao ADN,” disse Sutherland, um perito no estudo da radiação do espaço. “É muito rewarding vir acima com uma técnica nova que nos ajude a compreender este processo ao ao mesmo tempo reduzir o desperdício associou com as técnicas tradicionais.”

A radiação pode danificar o ADN “hélice dobro” - dois-encalhado, torcendo a molécula - em uma variedade de maneiras: 1) batendo fora de uns ou vários do ADN “baseia” sabido pelas letras A, T, G, e C, que formam as ligações entre as duas costas da hélice dobro; 2) oxidando estas bases; ou 3) quebrando através de uma ou amba a costa. Todos podem conduzir a uma falha da molécula executar sua tarefa principal - dizendo a pilhas que proteínas a fazer. Isso pode conduzir ao crescimento fora de controle da pilha (cancro) ou à morte. As pilhas podem frequentemente reparar o ADN radiação-danificado, usando enzimas especializadas para extirpar acima e remendar os segmentos danificados. Mas dano da radiação de ionização da partícula parece ser mais duro de reparar do que aquele causado por formulários da baixo-energia da radiação tais como raios X e raios gama. Os cientistas têm supor por muito tempo que a razão para esta diferença era que as partículas de ionização alta-tensão causadas dano mais complexo que contem muitas lesões perto junto no ADN, conduzindo a um reparo mais lento e menos-exacto. A técnica desenvolvida por Sutherland e por Paap permitiu que testassem esta hipótese.

A equipe de Sutherland encontrou que as lesões aglomeradas do ADN que ocorrem “rio acima” de uma lesão da referência na costa oposta do ADN (marcador azul) estão reparadas bem (indicado pelo verde), quando as lesões que ocorrem “rio abaixo” ou a ambos os lados da lesão da referência forem reparadas deficientemente (vermelho). Os raios X tendem a produzir números iguais de lesões ascendentes e a jusante, assim que sobre a metade das lesões são reparados prontamente. As partículas cobradas alta-tensão, por outro lado, produzem uns conjuntos frente e verso muito mais complexos de lesões, fazendo as mais duras reparar.

Usando técnicas padrão da biologia molecular, os cientistas criaram o ADN sintético com as lesões conhecidas em uma variedade de regime espacial com uma etiqueta fluorescente vermelha anexada a uma extremidade da costa e uma etiqueta fluorescente verde no extremo oposto. Aplicaram então uma enzima do reparo do ADN, que grampeasse o ADN em locais danificados. Os cientistas usaram então a electroforese do gel para separar os fragmentos de acordo com seu comprimento. Olhando as faixas vermelhas e verde-etiquetadas, e determinando seu comprimento, os cientistas podiam medir como bom a enzima do reparo reconheceu e reparou o dano do ADN.

Os resultados eram surpreendentes: Em vez de ser dependente do número de lesões, a capacidade da enzima do reparo para reconhecer os locais danificados pareceu ser a mais afectada pelo regime espacial das lesões nas costas do ADN. Os cientistas encontraram que a enzima prontamente reconheceu e reparou lesões em uma das costas do ADN dois que ocorreram tudo a um lado de uma lesão da referência na costa oposta (pense dela como “rio acima”). Estas lesões ascendentes foram reparadas com sucesso apesar de se havia somente duas ou muitas lesões no dano. Se as lesões ocorreram “rio abaixo” da lesão da referência, contudo, a enzima do reparo era incapaz de trabalhar correctamente, nenhuma matéria se o dano aglomerado era um simples, conjunto da dois-lesão, similares àqueles causados por raios X, ou por um conjunto complexo da multi-lesão como aquelas induzidas pela radiação do espaço. Quando as lesões ocorreram em um conjunto frente e verso acima e rio abaixo da lesão da referência, outra vez a enzima do reparo trabalhou deficientemente.

“Desde que os raios X produzem sobre a metade rio acima, conjuntos rio abaixo facilmente reparados e sobre a metade, os conjuntos reparo-resistentes, sobre a metade delas seriam reparados prontamente,” Sutherland disse. “As partículas pesadas, cobradas na radiação do espaço, por outro lado, produzem uns conjuntos muito mais complexos, mais frente e verso, contendo tão muitas lesões que a maioria delas são reparo-resistentes. Esta dependência direccional da capacidade para reparar lesões explica-a porque dano da radiação da cobrar-partícula, tal como aquela encontrada no espaço, é mais prejudicial,” disse.

A técnica que usa fragmentos sintéticos fluorescente etiquetados do ADN substitui uma técnica em que os isótopos radioactivos são usados como etiquetas. Quando eficientes, os isótopos radioactivos são mais caros do que as etiquetas fluorescentes. Também, usar projétis luminosos radioactivos exige a preparação freqüente do ADN recentemente etiquetado, e a eliminação das amostras experimentais como os resíduos perigosos - que aumentos mais ulteriores o custo da pesquisa.

As moléculas fluorescente etiquetadas podem ser armazenadas congeladas por longos período. Assim o método novo minimiza a geração waste e melhora a segurança do trabalhador evitando a manipulação do material radioactivo.

A técnica pode agora ser usada durante todo os laboratórios da GAMA e nas universidades e na indústria, e pode ser considerada para outras concessões, incluindo a casa branca “que fecha competição da concessão do círculo”.

Esta pesquisa foi financiada pelo escritório da pesquisa biológica e ambiental dentro do Ministério de E.U. do escritório da Energia da ciência; a NASA (NASA); o instituto nacional do Biomedical do espaço; os institutos de saúde nacionais; e o programa da prevenção da poluição do laboratório de Brookhaven.