Nuevo discernimiento en daño de radiación a la DNA

Una nueva técnica para fijar las causas de la radiación del daño a la DNA indica que la ordenación espacial de sitios dañados, o las lesiones, es más importantes que el número de lesiones en la determinación de la severidad del daño.

La técnica, desarrollada por los científicos en el Ministerio de los E.E.U.U. de (DOE) laboratorio nacional de Brookhaven de la Energía, las ayudas revela porqué las partículas cargadas de alta energía tales como los iones pesados en espacio exterior son más potencialmente dañinas que formas más de poca energía de la radiación tales como radiografías y rayos gamma. La investigación podía ayudar a clarificar los riesgos hechos frente por los astronautas futuros que volaban misiones a largo plazo a la luna o al Marte. Será publicada en la aplicación del 19 de marzo de 2008 la investigación de los ácidos nucléicos del gorrón.

La técnica utiliza diversas “etiquetas fluorescentes coloreadas” en vez las radioactivas para vigilar la reparación del daño a la DNA, molécula genética de la instrucción de la vida. Porque estas etiquetas fluorescentes reducen la cantidad de desechos peligrosos asociada a la investigación (y a su costo) los científicos de Brookhaven, Betsy Sutherland y Brigitte Paap, ahora en la universidad de estado de Arizona, han sido reconocidos por la oficina de la GAMA de la ciencia para su “mejor en innovación de la prevención de contaminación de la clase”.

Betsy Sutherland

“Entendiendo los efectos sobre seres humanos de la exposición de radiación - si en el ambiente natural, en espacio exterior, en el lugar de trabajo, o debido a la radioterapia - requiere discernimiento en la inducción y reparación del daño a la DNA,” dijo Sutherland, experto en el estudio de la radiación del espacio. “Es muy rewarding subir con una nueva técnica que nos ayude a entender este proceso mientras que al mismo tiempo reducía el desecho se asoció a técnicas tradicionales.”

La radiación puede dañar la DNA “doble hélice” - dos-haber trenzado, torciendo la molécula - de una variedad de maneras: 1) golpeando de uno o más de la DNA “basa” sabido por las letras A, T, G, y C, que forman las ligazones entre los dos cabos del doble hélice; 2) oxidando estas bases; o 3) rompiéndose a través de un o ambo cabos. Todos pueden dar lugar a una falla de la molécula de realizar su principal labor - informando a células qué proteínas a hacer. Eso puede llevar al incremento fuera de control de la célula (cáncer) o a la muerte. Las células pueden reparar a menudo la DNA radiación-dañada, usando las enzimas especializadas para recortar y para remendar los segmentos dañados. Pero el daño de la radiación ionizante de la partícula aparece ser más duro de reparar que lo causada por formas más de poca energía de la radiación tales como radiografías y rayos gamma. Los científicos han presumido de largo que la razón de esta diferencia era que las partículas ionizantes de alta energía causadas un daño más complejo que contenía muchas lesiones cerca junto en la DNA, llevando a una reparación más lenta y menos-exacta. La técnica desarrollada por Sutherland y Paap permitió que probaran esta hipótesis.

Las personas de Sutherland encontraron que las lesiones agrupadas de la DNA que ocurren “aguas arriba” de una lesión de la referencia en el cabo opuesto de la DNA (marcador azul) están reparadas bien (indicado por el verde), mientras que las lesiones que ocurren “río abajo” o a ambos lados de la lesión de la referencia se reparan mal (rojo). Las radiografías tienden a producir números iguales de lesiones altas y rio abajo, así que sobre mitad de las lesiones se reparan fácilmente. Las partículas cargadas de alta energía, por otra parte, producen atados bilaterales mucho más complejos de lesiones, haciéndolas más duras reparar.

Usando técnicas estándar de la biología molecular, los científicos crearon la DNA sintetizada con las lesiones sabidas en una variedad de ordenaciones espaciales con una etiqueta fluorescente roja sujetada a un extremo del cabo y una etiqueta fluorescente verde en el otro extremo. Entonces aplicaron una enzima de la reparación de la DNA, que fija la DNA en los sitios dañados. Los científicos entonces utilizaron electroforesis del gel para separar los fragmentos según su largo. Mirando las bandas rojas y verde-marcadas con etiqueta, y determinando su largo, los científicos podían medir como de bien la enzima de la reparación reconocida y repararon el daño de la DNA.

Los resultados eran asombrosamente: En vez de ser relacionada en el número de lesiones, la capacidad de la enzima de la reparación de reconocer los sitios dañados aparecía ser la más afectada por la ordenación espacial de lesiones en los cabos de la DNA. Los científicos encontraron que la enzima reconoció y reparó fácilmente lesiones en uno de los cabos de la DNA dos que ocurrieron todos a un lado de una lesión de la referencia en el cabo opuesto (piense en él como “aguas arriba”). Estas lesiones por aguas arriba fueron reparadas con éxito sin importar si había solamente dos o muchas lesiones en el daño. Si las lesiones ocurrieron “río abajo” de la lesión de la referencia, sin embargo, la enzima de la reparación no podía trabajar correctamente, ninguna materia si el daño agrupado era un simple, atado de la dos-lesión, similares a ésos causados por radiografías, o un atado complejo de la multi-lesión como ésos inducidos por la radiación del espacio. Cuando las lesiones ocurrieron en un atado bilateral hacia arriba y río abajo de la lesión de la referencia, la enzima de la reparación trabajó otra vez mal.

“Puesto que las radiografías producen sobre mitad aguas arriba, los atados fácilmente río abajo reparados y sobre mitad, los atados reparación-resistentes, sobre la mitad de ellas serían reparados fácilmente,” Sutherland dijo. “Las partículas pesadas, cargadas en la radiación del espacio, por otra parte, producen atados mucho más complejos, más bilaterales, conteniendo tan muchas lesiones que la mayor parte de sean reparación-resistentes. Esta dependencia direccional de la capacidad de reparar lesiones la explica porqué el daño de la radiación de la cargar-partícula, tal como eso encontrada en espacio exterior, es más dañino,” dijo.

La técnica usando fragmentos sintetizados fluorescente etiqueta de la DNA reemplaza una técnica en la cual los isótopos radioactivos se utilicen como etiquetas. Mientras que son eficientes, los isótopos radioactivos son más costosos que las etiquetas fluorescentes. También, usando trazadores radioactivos requiere la preparación frecuente de la DNA recientemente etiqueta, y la eliminación de las muestras experimentales como desechos peligrosos - que aumentos posteriores el costo de la investigación.

Las moléculas fluorescente etiqueta se pueden salvar congeladas por largos periodos. El nuevo método disminuye tan la generación inútil y perfecciona seguro del trabajador evitando el manejo del material radioactivo.

La técnica se puede ahora utilizar en los laboratorios de la GAMA y en universidades e industria, y se puede considerar para otras recompensas, incluyendo la Casa Blanca “que cierra competencia de la recompensa del círculo”.

Esta investigación fue financiada por la oficina de la investigación biológica y ambiental dentro del Ministerio de los E.E.U.U. de oficina de la Energía de la ciencia; la NASA (NASA); el instituto nacional del Biomedical del espacio; los institutos de la salud nacionales; y el programa de la prevención de contaminación del laboratorio de Brookhaven.