La respuesta adaptativa es una forma de reparación directa del ADN en E. coli que protege al ADN del daño de agentes externos o de errores durante la replicación. [1] Se inicia contra la alquilación , particularmente la metilación , de nucleótidos de guanina o timina o grupos fosfato en la columna vertebral de azúcar-fosfato del ADN . Bajo exposición sostenida a un tratamiento de bajo nivel con mutágenos alquilantes , E. coli puede adaptarse a la presencia del mutágeno, haciendo que el tratamiento posterior con dosis altas del mismo agente sea menos efectivo. [2]
Este mecanismo tiene cuatro genes relacionados, también conocidos como "genes SOS": ada , alkA , alkB y aidB , cada uno trabajando en residuos específicos, todos regulados por la proteína ada .
La respuesta adaptativa está mediada por la proteína ada (una parte del regulón ada ), que transfiere de forma covalente grupos alquilo del ADN dañado a uno de sus dos residuos de cisteína aceptor de metilo activos : Cys69 y Cys321. [2] La proteína Ada puede reparar el daño transfiriendo grupos metilo de O6-metilguanina o O4-metiltmina a Cys321 y también de metilfosfotriésteres al residuo de Cys69 a través de un proceso irreversible. [2] También puede convertir la proteína de un activador débil a fuerte de la transcripción, [3] aumentando la actividad de reparación de alquilación. [2]
La influencia ambiental juega un papel crucial en la plasticidad del desarrollo de los genotipos debido a la introducción de agentes que dañan el ADN. Este fenómeno y el mecanismo de defensa que ha evolucionado para proteger el genotipo de un organismo contra el daño y prevenir múltiples fenotipos se conoce como respuesta adaptativa. [4] Dado que la respuesta adaptativa es capaz de prevenir la posibilidad de diferentes fenotipos, por lo tanto, permite a los organismos minimizar los efectos del estrés que experimentan de diferentes estresores y eventualmente desarrollar una resistencia a los estresores. [4]Los efectos de varios agentes dañinos genotóxicos químicos, biológicos y físicos ponen en peligro la integridad genotípica de todos los organismos; sin embargo, se han desarrollado muchos mecanismos de defensa evolutivos para que los factores estresantes estimulen la respuesta adaptativa para reducir el estrés a un nivel más razonable y manejable y reducir el daño genético. [5]
Muchos de estos mecanismos de defensa han contribuido a la respuesta adaptativa inespecífica "condicionando" los organismos afectados con pequeñas cantidades de estresores particulares para estimular cambios de conformación celular y aumentar la resistencia cuando el organismo está expuesto a concentraciones más altas de ese estresante particular. Por ejemplo, la descomposición del agua produce radicales libres hidroxilo altamente reactivos que pueden dañar el ADN, estimulando así los mecanismos de reparación del ADN. [4]Esta regulación positiva del ADN está involucrada en la respuesta adaptativa porque el organismo está siendo acondicionado para protegerse contra estos factores estresantes. Las especies reactivas de oxígeno (ROS) son muy dañinas para el ADN y están altamente asociadas con la respuesta adaptativa. Cuando los radicales libres atacan las biomoléculas importantes que componen los organismos, los intermediarios moleculares dañinos reaccionan con el ADN y lo dañan, lo que provoca daños en la base o roturas en la hebra de ADN bicatenario. La respuesta adaptativa es útil para prevenir daños y mantener la integridad del genoma. [ cita requerida ]
Se han identificado cuatro genes SOS que contribuyen a la respuesta adaptativa frente a los agentes metilantes: ada, alkA, alkB y aidB. ada y alkB se cotranscriben a partir de un solo promotor. Dicho esto, constituyen un operón . [2] Los genes SOS comparten un mecanismo regulador común y constituyen una defensa general contra el daño del ADN. Las células que tienen deficiencia en uno o más genes SOS tienden a tener una respuesta más lenta, lo que lleva a un mayor daño del ADN a través de la radiación ultravioleta y otros agentes. [2]