Los pobres bacteriófagos del laboratorio de Yang Gao van a tener muchos días malos.

Todo ello es bueno para este biólogo estructural, que ha recibido el prestigioso premio Maximizing Investigators' Research Award for New and Early Stage Investigators de los Institutos Nacionales de la Salud para dificultar la vida de los virus y mejorar la nuestra.

La subvención de cinco años por valor de 1,9 millones de dólares, administrada por el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales, ayudará a Gao y a su grupo a detallar los mecanismos de las proteínas que producen copias del ADN genómico, y lo que puede fallar cuando están sometidas a estrés o se enfrentan a otras barreras.

Una mejor comprensión del marco estructural de la replicación del ADN, la respuesta al estrés y la reparación a nivel atómico podría ayudar a encontrar nuevas formas de dirigirse a los procesos involucrados en una serie de enfermedades, incluido el cáncer.

"Estamos interesados en la cuestión básica de cómo se replica el ADN", dijo Gao, un profesor asistente de biociencias que se unió a Rice en 2019 con el respaldo de una subvención del Instituto de Prevención e Investigación del Cáncer de Texas.

"Hace tiempo que sabemos que el ADN es una molécula frágil y sujeta a muchas agresiones diferentes, ambientales y fisiológicas, como los rayos ultravioleta de la luz solar y las especies oxidativas.

"Hay muchas cosas que dañan el ADN", dijo. "A pesar de ello, la replicación del ADN tiene que seguir adelante, aunque haya errores, con una enzima llamada ADN polimerasa y un motor llamado helicasa".

Estos forman parte del replisoma, una compleja cadena de proteínas que llevan a cabo la replicación del ADN y ayudan a repararlo sobre la marcha. Parte de su función normal es atrapar y arreglar los errores de codificación.

"Cuando ven algo malo, piden ayuda, ya sea antes o después de la replicación", dijo Gao. "Pero aún se desconoce cómo funciona, y queremos averiguarlo".

El laboratorio comenzará con el bacteriófago T7, un virus cuyo mecanismo de infección en la bacteria Escherichia coli es un buen análogo de lo que ocurre en los humanos.

"Durante mi postdoctorado, resolvimos la primera estructura del replisoma de T7 para mostrar cómo se une T7 en un sitio de replicación", dijo. "Hemos continuado ese trabajo en Rice, y estamos utilizando el sistema para explorar cómo se enfrenta a diferentes daños".

A continuación, el laboratorio estudiará la estructura de las mitocondrias, las "centrales eléctricas" del interior de las células, para ver cómo las mutaciones del ADN que se producen en ellas podrían dar lugar a enfermedades genéticas. "Estos dos sistemas son mecánicamente similares, y como tenemos experiencia con T7 y hemos establecido recientemente un centro mitocondrial, estamos en una buena posición para iniciar esta investigación", dijo Gao.

Señaló que seguirá colaborando con el físico de Rice Peter Wolynes y su grupo, que elabora modelos que hacen avanzar la teoría de la replicación del ADN. El laboratorio también planea hacer uso de un nuevo microscopio electrónico de transmisión destinado a la Rice's BioScience Research Collaborative.

Fuente: Rice University