En genética molecular , un aducto de ADN es un segmento de ADN unido a una sustancia química que causa cáncer . Este proceso podría conducir al desarrollo de células cancerosas o carcinogénesis . Los aductos de ADN en experimentos científicos se utilizan como biomarcadores de exposición. Son especialmente útiles para cuantificar la exposición de un organismo a un carcinógeno. [1] La presencia de dicho aducto indica una exposición previa a un carcinógeno potencial, pero no necesariamente indica la presencia de cáncer en el animal en cuestión.
Los aductos de ADN se investigan en entornos de laboratorio. Un diseño experimental típico para estudiar los aductos de ADN es inducirlos con carcinógenos conocidos . Una revista científica suele incorporar el nombre del carcinógeno en su diseño experimental. Por ejemplo, el término "aducto DMBA-ADN" en una revista científica se refiere a un fragmento de ADN que tiene DMBA ( 7,12-dimetilbenzo(a)antraceno ) adherido. [2]
Varias enfermedades, incluido el cáncer, se desarrollan a partir de ADN mutado. Estas mutaciones son causadas por carcinógenos a través de factores externos e internos. Los carcinógenos son agentes químicos o físicos que causan daños en el ADN, que luego pueden convertirse en cáncer. Pueden iniciar la mutagénesis en el ADN al interferir con el proceso de replicación . [3] Estas interacciones suelen provocar la formación de aductos químicos en la célula. Esto permite que los aductos de ADN sirvan como biomarcadores de exposición a carcinógenos del medio ambiente. Son biomarcadores atractivos porque son estables, abundantes y fácilmente caracterizables. La exposición a ellos puede causar directa o indirectamente daños en el ADN. En el caso directo, un carcinógeno puede unirse al ADN y provocar que se distorsione o se entrecruce. Aunque la reparación del ADN ocurre en circunstancias normales, a veces el ADN no se repara por sí solo. Este podría ser el comienzo de una mutación o mutagénesis . Las mutaciones repetidas pueden provocar carcinogénesis , el comienzo del cáncer. [4]
La presencia de carcinógenos endógenos contribuye a los niveles de aductos de ADN en un paciente. Esto puede sesgar la cuantificación de carcinógenos provenientes de la exposición ambiental. La investigación en curso sobre los aductos de ADN busca superar estas complicaciones. Se espera que en futuras prácticas médicas los aductos de ADN puedan servir para guiar tratamientos terapéuticos que sean más específicos y eficaces. [5]
La formación de aductos está determinada por las estructuras de las sustancias químicas reactivas, los movimientos de los electrófilos y la capacidad de los compuestos para unirse al ADN, lo que potencialmente impulsa la formación de aductos hacia sitios nucleofílicos específicos . Se cree que las ubicaciones N3 y N7 (posicionamiento de nucleótidos) de guanina y adenina son las más nucleofílicas y, por lo tanto, forman aductos selectivamente sobre átomos de oxígeno exocíclicos . La generación de aductos de ADN también está influenciada por ciertos factores estéricos . La posición N7 de la guanina está expuesta en el surco principal del ADN de doble hélice , lo que la hace más adecuada para la aducción que en comparación con la posición N3 de la adenina, que está orientada en el surco menor. [6]
Muchos compuestos requieren activación metabólica enzimática para volverse mutagénicos y causar daño al ADN. Además, el cuerpo puede producir intermediarios reactivos como resultado del estrés oxidativo , dañando así el ADN. Algunos carcinógenos químicos, metabolitos y compuestos endógenos generados por procesos inflamatorios provocan estrés oxidativo. Esto puede resultar en la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) o especies reactivas de nitrógeno (RNS). Se sabe que ROS y RNS causan daño al ADN mediante procesos oxidativos. La Figura 2 muestra cada uno de los sitios reactivos para los ácidos nucleicos involucrados en la aducción y el daño, con cada forma de transferencia distinguida por el color de la flecha. Estas posiciones son de interés para los investigadores que estudian la formación de aductos de ADN. Las investigaciones han indicado que muchas sustancias químicas diferentes pueden cambiar el ADN humano y que el estilo de vida y las características del huésped pueden afectar el alcance del daño en el ADN. Los seres humanos están constantemente expuestos a una combinación diversa de sustancias potencialmente peligrosas que podrían causar daños en el ADN. [6]
Ensayo de posmarcaje con 32P:
Cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC-MS):
Etiquetado de fluorescencia:
Ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA):
El consumo humano de más de 70 a 100 g (2,5 a 3,5 oz) de carne roja (ternera, cordero o cerdo) al día aumenta el riesgo de cáncer de colon , pero comer pollo no tiene este riesgo. [20] [21] El mayor riesgo de cáncer de colon por la carne roja puede deberse a mayores aumentos en los aductos de ADN provenientes de la digestión de la carne roja. Cuando las ratas fueron alimentadas con carne de res o pollo, tres tipos de aductos de ADN en el tejido del colon fueron significativamente mayores después del consumo de carne de res que después del consumo de pollo. [22] Estos aductos eran un tipo de metilcitosina (posiblemente N3-metilcitosina), un aducto de dos moléculas de malondialdehído con guanina y carboxiladenina. [23]
La exposición humana al humo del tabaco se ha asociado con un mayor riesgo de cáncer de pulmón. El humo del tabaco puede suponer un gran riesgo para el ADN, ya que sustancias químicas como el formaldehído y el acetaldehído reaccionan directamente con el ADN para formar aductos. Además, existen otros carcinógenos específicos del tabaco a considerar en humanos que se activan metabólicamente, como la nitrosamina cetona (NNK) derivada de la nicotina y la N'-nitrosonornicotina (NNN). Estos carcinógenos terminan formando aductos cuando reaccionan con el ADN, que se denominan aductos de piridiloxobutilo (POB). [24]
Se han realizado más análisis sobre el tema y se ha determinado que el 1,3-butadieno (BD) es un carcinógeno humano que se encuentra en el humo del cigarrillo, entre otras industrias de polímeros sintéticos . Se realizaron pruebas para comprender las diferencias en el nivel de aductos de ADN-BD en la orina entre varios grupos étnicos: blancos, japoneses americanos y nativos hawaianos. Se determinó que los fumadores estadounidenses de origen japonés exhibían niveles elevados de aductos de guanina urinarios inducidos por BD que los individuos blancos y nativos de Hawái, mientras que no hubo diferencias en los resultados por origen étnico entre los no fumadores. Comprender los factores epigenéticos y genéticos que impulsan estas diferencias en la presencia de aductos de ADN-BD en la orina es el siguiente paso de esta investigación, que sirve como vínculo entre la sociología y las ciencias de la vida. [25]
El material particulado (PM), ampliamente conocido como contaminación del aire, es considerado un carcinógeno del grupo 1 por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer ; Si bien no está claro si existe un vínculo directo entre el cáncer y la exposición a las PM, es probable que la exposición a las PM provoque cierto grado de daño celular. Tras una investigación más profunda, se determinó que la exposición a PM causa estrés oxidativo : crea especies reactivas de oxígeno, forma aductos de ADN e induce roturas de doble cadena (DSB). En lo que respecta a la formación de aductos de ADN, este análisis se realizó después de observar leucocitos de residentes de ciudades densamente pobladas (por ejemplo, contaminación, tráfico prolongado); un componente común de las PM, el hidrocarburo aromático policíclico (PAH), fue una de las muchas moléculas consideradas altamente correlacionadas con la presencia de lesiones voluminosas en el ADN en estos individuos. Estos hallazgos respaldan la teoría de que la presencia de aductos de ADN indica un nivel de actividad cancerígena. [26]