No, no es obligatorio que este proceso ocurra en todos los tipos de celdas.
La fragmentación del ADN es una característica clave de la apoptosis, un tipo de muerte celular programada. La apoptosis se caracteriza por la activación de endonucleasas endógenas con escisión posterior de ADN de cromatina en fragmentos internucleosómicos fácilmente de 80 pares de bases (pb) y múltiplos de los mismos (360, 540, etc.). Este efecto puede usarse para detectar apoptosis, por ejemplo, a través del ensayo de escalamiento de ADN, el ensayo de túnel, el ensayo de Nicoletti.
MECANISMO
La enzima responsable de la fragmentación del ADN apoptótico es la D Nase (CAD) acelerada por Aspase. El CAD normalmente es inhibido por otra proteína, el inhibidor de la D Nase acelerada por C aspasa (ICAD). Durante la apoptosis, la caspasa efector apoptótica, caspasa 3, escinde ICAD y por lo tanto hace que CAD se active.
Un nucleosoma, que consiste en ADN (gris) envuelto alrededor de un tetrámero de histonas (coloreado). En la fragmentación apoptótica del ADN, el ADN se divide en la región del engarce de la región internucleosómica, que es la parte del ADN que no está envuelta alrededor de las histonas.
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El CAD escinde el ADN en los sitios de enlace internucleosómico entre los nucleosomas, estructuras que contienen proteínas que se producen en la cromatina a intervalos de ~ 180 pb. Esto se debe a que el ADN normalmente está fuertemente envuelto alrededor de las histonas, las proteínas del núcleo de los nucleosomas. Los sitios del enlazador son las únicas partes de la cadena de ADN que están expuestas y, por lo tanto, accesibles al CAD.
La degradación del ADN nuclear en unidades nucleosómicas es una de las características de la muerte celular apoptótica. Se produce en respuesta a diversos estímulos apoptóticos en una amplia variedad de tipos de células. La caracterización molecular de este proceso identificó una ADNasa específica (CAD, ADNasa activada por caspasa) que escinde el ADN cromosómico de una manera dependiente de la caspasa. El CAD se sintetiza con la ayuda de ICAD (inhibidor de CAD), que funciona como un chaperón específico para CAD y se encuentra complejado con ICAD en células en proliferación. Cuando las células son inducidas a sufrir apoptosis, la caspasa 3 escinde ICAD para disociar el complejo CAD: ICAD, lo que permite que el CAD escinda el ADN cromosómico. Las células que carecen de ICAD o que expresan ICAD mutante resistente a caspasas, por lo tanto, no muestran fragmentación de ADN durante la apoptosis, aunque sí exhiben algunas otras características de apoptosis y muerte.
La fragmentación del ADN es una consecuencia secundaria, más que una causa integral, de la apoptosis. La endonucleasa involucrada podría ser similar a la ADNasa I, una indicación potencial de que la fragmentación del ADN podría ocurrir después de la liberación de las enzimas de la lisis de la membrana plasmática, un evento que potencialmente ocurriría solo después del evento lítico final en la secuencia apoptótica. Más recientemente, los datos han demostrado que las proteasas específicas que residen en el citoplasma median los eventos terminales de la apoptosis, incluidos los de la morfología nuclear. Aun así, la detección de la fragmentación del ADN y la presencia de extremos de ADN monocatenarios se han seguido utilizando en muchos estudios para detectar células apoptóticas, particularmente en tejidos intactos, aunque la necrosis también produce extremos de ADN monocatenarios en los núcleos celulares. Por lo tanto, la interpretación de estos ensayos in situ de fragmentación de ADN en la traducción de situnick (ISNT), ensayo de túnel, debe evaluarse cuidadosamente junto con las características morfológicas de las células apoptóticas.
Aunque se ha trabajado mucho en el análisis de eventos apoptóticos, hay poca información disponible para vincular el momento de las características morfológicas en la superficie celular y en el núcleo con la degradación bioquímica del ADN en las mismas células. La apoptosis puede iniciarse por una miríada de mecanismos diferentes en diferentes tipos de células, y la cinética de estos eventos varía ampliamente, de solo unos pocos minutos a varios días dependiendo del sistema celular.
Ensayos de detección
Existen muchos métodos para evaluar la fragmentación del ADN causada por la apoptosis y también hay muchos kits comerciales disponibles. La mayoría de los métodos se basan en el uso de la citometría de flujo para detectar características particulares que caracterizan las células apoptóticas relacionadas con los cambios moleculares o bioquímicos que ocurren durante la apoptosis. Algunos nuevos métodos hacen ensayos de cuantificación para la fragmentación del ADN mediante citometría de flujo y ensayos fluorescentes.
El ensayo de citometría de flujo ha demostrado que la fragmentación del ADN dentro de las células individuales es discontinua, lo que probablemente refleja diferencias en la accesibilidad del ADN a la ADNasa relacionada con los niveles supranucleosómicos y nucleosómicos de la estructura de la cromatina.
La fragmentación del ADN apoptótico a menudo se analiza usando electroforesis en gel de agarosa para demostrar un “patrón de escalera en pares de 180 bases”. La necrosis, por otro lado, se caracteriza habitualmente por una fragmentación aleatoria del ADN que forma una “mancha” en el gel de agarosa.
