8.6: Uso de interacciones metal/ácido nucleico por parte de la naturaleza

En el contexto de lo que entendemos sobre las interacciones y reacciones fundamentales de iones metálicos y complejos con ácidos nucleicos, y también en comparación con cómo los químicos han estado explotando estas interacciones en el sondeo de ácidos nucleicos, también podemos considerar cómo la naturaleza ha aprovechado los iones metálicos en el construcción de metaloproteínas, ensamblajes de ácido nucleico y productos naturales más pequeños que contienen iones metálicos que interactúan con ADN y ARN.

Un papel estructural

Una de las principales funciones atribuidas a los iones metálicos en los sistemas biológicos es su capacidad para proporcionar un centro estructural para dirigir el plegamiento de una proteína. Así como el reconocimiento selectivo de forma ha sido útil para dirigir complejos metálicos a sitios específicos en el ADN, parece que un elemento del reconocimiento de sitios por proteínas reguladoras de ADN también puede implicar el reconocimiento de formas complementarias. Además, los iones metálicos parecen ser utilizados en estas proteínas para definir la forma o patrón de plegamiento del dominio peptídico que interactúa específicamente con el ácido nucleico.

Las metaloproteínas de unión al ADN que han recibido la mayor atención recientemente han sido las proteínas reguladoras del “dedo de zinc”. Se descubrió en 1983 que los iones de zinc desempeñaron un papel en el funcionamiento del factor de transcripción de unión a ácidos nucleicos Ilia (TFIIIA) de Xenopus laevis, que se une específicamente tanto al ADN, la región de control interno del gen 5S rRNA, como al ARN, el ARN 5S mismo. ⁸¹ Se encontró que la proteína (en realidad la partícula de almacenamiento 7S) contenía de dos a tres equivalentes de ión zinc. La diálisis eliminó tanto los iones de zinc asociados como la capacidad de unión a ácido nucleico de la proteína. Es importante destacar que el tratamiento con ión zinc, o en estudios posteriores con mayores concentraciones de Co ²⁺, restauró la capacidad de unión específica. Por lo tanto, se demostró que el ion zinc era funcionalmente importante en estas proteínas reguladoras eucariotas.

La noción de “dominio estructural de dedos de zinc” fue proporcionada por primera vez por Klug y sus compañeros de trabajo, después de examinar la secuencia de aminoácidos en TFIIIA. ⁸² Se encontró que TFIIIA contenía nueve repeticiones imperfectas de una secuencia de aproximadamente 30 aminoácidos, y además que cada repetición contenía dos residuos de cisteína, dos residuos de histidina y tres residuos hidrófobos, en posiciones conservadas. Además, los análisis de metales posteriores revelaron mayores contenidos de zinc (7 a 11 equivalentes) asociados con la proteína, y los experimentos de digestión de proteínas indicaron que existían varios dominios estructurales repetidos en la proteína. Los dos tiolatos de cisteína y dos imidazoles de histidina en cada dominio repetido ciertamente podrían servir para coordinar un ion zinc. Así, se propuso que cada repetición peptídica formara un dominio independiente de unión a ácido nucleico, estabilizado en su estructura plegada a través de la coordinación de un ion zinc. La unidad peptídica se denominó “dedo de zinc”, que se ilustra esquemáticamente en la Figura 8.17. Por lo tanto, se propuso que el TFIIIA contuviera nueve dedos de zinc, los cuales se unirían cooperativamente en la región de control interno del gen del ARN 5S.

Figura 8.17 - (A) Un esquema de un dominio peptídico con dedos de zinc. ⁸² (B) La estructura esquemática propuesta de un dominio de dedos de zinc basada en comparaciones con otras metaloproteínas estructuralmente caracterizadas. ⁸⁵

Luego se encontró que un enorme número de secuencias génicas de una variedad de proteínas reguladoras eucariotas codifican secuencias de aminoácidos sorprendentemente similares, ⁸³ y muchas fueron denominadas proteínas con dedos de zinc. El químico bioinorgánico, sin embargo, debe ser consciente de que primero se requieren análisis químicos que respalden tales asignaciones. Sin embargo, desde el primer estudio de TFIIIA han surgido varios ejemplos legítimos de proteínas eucariotas con dedos de zinc que contienen múltiples dominios peptídicos de unión a zinc desde el primer estudio de TFIIIA, incluyendo las proteínas Xfin de Xenopus, la proteína Kruppel de Drosophila, la Sp1 factor de transcripción y factor determinante de pruebas humanas. Por lo tanto, ha quedado claro que el dominio de dedos de zinc representa un motivo estructural ubicuo para las proteínas eucariotas de unión al ADN. ⁸⁴

¿Cuál es la estructura de un dedo de zinc y cómo es importante esta estructura para unir un sitio específico de ácido nucleico? A partir de una búsqueda en bases de datos cristalográficas de metaloproteínas y un examen de la secuencia consenso emergente para dedos de zinc (es decir, qué residuos estaban verdaderamente conservados y son comunes a los diferentes supuestos dedos de zinc), Berg propuso una estructura tridimensional para un dedo de zinc, mostrada esquemáticamente en la Figura 8.17. ⁸⁵ La estructura propuesta incluyó la coordinación tetraédrica de zinc por los dos restos de cisteína e histidina en la base del dedo y una región\(alpha\) -helicoidal que se extiende casi a lo largo del dominio. Los estudios EXAFS también apoyaron el sitio tetraédrico de zinc. Desde esta propuesta, se han reportado dos estudios detallados de RMN bidimensionales que son consistentes con la coordinación tetraédrica de zinc y el segmento a-helicoidal. ⁸⁶ Más recientemente, se determinó una estructura cristalina de un dominio de unión de tres dedos asociado a un oligonucleótido. ⁸⁷ Los dedos de zinc se encuentran en el surco mayor del ADN, estando la región\(\alpha\) -helicoidal dentro del surco. No en vano, dada la química básica de coordinación, el zinc no interactúa directamente con el ácido nucleico. En cambio, el ion zinc debe cumplir un papel estructural, definiendo el plegamiento y la estructura tridimensional del andamiaje proteico a su alrededor. Esta estructura, definida por el metal en su centro, al igual que otros complejos de coordinación, es capaz de reconocer su estructura complementaria sobre el polímero de ácido nucleico.

También cabe señalar que este motivo estructural de dedos de zinc no es el único motivo estructural que contiene metal o incluso que contiene zinc importante en las proteínas de unión a ácido nucleico. ⁸⁸ Un dominio claramente diferente es evidente en la proteína GAL4, un factor de transcripción requerido para la utilización de galactosa en S. cerevisiae. ^{88a Una} estructura cristalina reciente de la proteína unida a un oligonucleótido muestra que la proteína se une al ADN como dímero; cada monómero contiene un cúmulo de zinc binuclear con dos iones zinc coordinados tetraédricamente por seis cisteínas (dos cisteínas son puente), no disimilares de las estructuras propuestas en metalotioneína. Todavía otro motivo estructural se encuentra en el dominio de unión al ADN del receptor de glucocorticoides. La cristalografía ⁸⁹ ha revelado que este dominio también se une al ADN como un dímero; aquí cada monómero contiene dos subestructuras nucleadas de zinc de conformación distinta. Los iones de zinc están coordinados tetraédricamente a cuatro residuos de cisteína. Probablemente esto también representa otro motivo estructural para las proteínas que se unen a los ácidos nucleicos, y de nuevo uno en el que el metal cumple un papel estructural.

Por último, se podría considerar por qué el ion zinc ha sido utilizado por la naturaleza en estas proteínas de unión a ácidos nucleicos. Ciertamente, la abundancia natural de zinc es un criterio importante. Pero también es importante la ausencia de cualquier actividad redox asociada con el ion metálico, actividad que podría promover daños en el ADN [como con Fe (II) o Cu (II), por ejemplo]. Además, otros iones metálicos más blandos y pesados podrían unirse preferentemente a las bases de ADN, promoviendo interacciones covalentes específicas de secuencia. El ion zinc, por lo tanto, está claramente bien elegido para el centro estructural de estas diversas proteínas de unión a ácido nucleico.

Un papel regulatorio

Las proteínas metalorreguladoras, como los factores de transcripción descritos anteriormente, afectan la expresión de información genética a través de interacciones estructurales que dependen de los iones metálicos, pero a diferencia de las proteínas de dedos de zinc, las proteínas metaloreguladoras actúan como desencadenantes, reprimen o activan la transcripción dada la presencia o ausencia de ión metálico. En algunos aspectos, incluso más que los dedos de zinc, estos sistemas se asemejan a las proteínas activadas por Ca ²⁺ descritas en el Capítulo 3.

Considerar el sistema biológico que debe responder a las cambiantes concentraciones intracelulares de metales. A altas concentraciones, muchos iones metálicos se vuelven tóxicos para la célula; por lo tanto, se debe sintetizar un sistema completo de proteínas que quelatará y desintoxicará el conjunto de iones metálicos unidos. Para involucrar activamente a estas proteínas, los genes que las codifican deben transcribirse rápidamente. Pero al mismo tiempo, el ADN mismo debe ser protegido de las altas concentraciones de ión metálico. De ahí la necesidad de que estas proteínas metalorreguladoras, que se unan al ADN en ausencia de ión metálico, generalmente reprimiendo la transcripción, pero en presencia de ión metálico se unen al ión metálico de manera firme y específica, y como consecuencia amplifican la transcripción.

Quizás el sistema metalorregulador mejor caracterizado hasta el momento es el sistema MerR, que regula la resistencia al mercurio en bacterias. ⁹⁰ Un conjunto inducible de genes dispuestos en un solo operón está bajo el control de la proteína MerR con detección de metales, y es este sistema el que media la resistencia al mercurio. La resistencia al mercurio depende de la expresión de estos genes para importar Hg tóxico (lI), reducir Hg (II) a Hg volátil (0) por NADPH, y a menudo adicionalmente para escindir organomercuriales a sus correspondientes especies de hidrocarburos y Hg (II). La proteína MerR regula la resistencia al mercurio tanto negativa como positivamente. Como se ilustra en la Figura 8.18, MerR en ausencia de Hg (II) se une fuertemente y específicamente de secuencia al promotor. Al hacerlo, MerR inhibe la unión al promotor por la ARN polimerasa. Cuando se agrega Hg ²⁺ a bajas concentraciones, el ión metálico se une específicamente y con alta afinidad al MerR unido a ADN, y provoca un cambio conformacional del ADN detectable mediante el uso de otros reactivos metálicos como sondas conformacionales. Este cambio conformacional ahora facilita la unión de la ARN polimerasa y por lo tanto activa la expresión de la familia de genes.

Figura 8.18 - Un modelo para metorregulación de MerR. ^90a En ausencia de MerR, la ARN polimerasa se une y transcribe el promotor MerR. En presencia de MerR, se observa la unión preferencial de MerR al promotor que inhibe la transcripción por la polimerasa. La adición de Hg ²⁺ conduce entonces a un cambio conformacional que promueve la unión de la polimerasa, aumentando sustancialmente la transcripción. Reproducido con permiso de la Referencia 90a.

¿Cuáles son los requisitos estructurales en el sitio de unión de metales? Ciertamente, un requisito es la especificidad de Hg (II), por lo que otros iones metálicos no activarán también la activación transcripcional. Otra es la alta afinidad de unión a metales para proteger el ADN de la coordinación directa del Hg (Li). La proteína MerR es dimérica y contiene cuatro residuos de cisteína por monómero. Estudios de mutagénesis dirigida al sitio ⁹¹ han indicado que tres de estos cuatro residuos de cisteína son necesarios para la unión a Hg (II), y los estudios EXAFS ⁹² han sido consistentes con la ligación tricoordinada, claramente un sistema bien diseñado para la especificidad de Hg (II). Quizás aún más interesante, los estudios de mutagénesis dirigida al sitio ⁹¹ sobre heterodímeros (una mezcla de monómeros mutantes y de tipo silvestre) han indicado que el Hg coordinado (II) une el dímero, ligando dos cisteínas de un monómero y una cisteína del otro. Este esquema puede proporcionar la base también para la labilidad cinética necesaria en un sistema celular de respuesta rápida.

También se están construyendo sistemas modelo para explorar la modulación metálica de la unión al ADN. Un sistema implica el ensamblaje de dos dipéptidos unidos por un ligando de poliéter de unión a metal acíclico central, con Fe (EDTA) ^2- atado a un extremo para marcar la unión específica del sitio. ⁹³ En presencia de cationes alcalinotérreos, que inducen un cambio conformacional que genera un macrociclo central, los péptidos enlazados se orientan para promover la unión específica de secuencia en el surco menor. En ausencia del ion alcalinotérreo, no es evidente la unión específica del sitio, o escisión del ADN. Se podría considerar este sistema como un modelo sintético simple de primer orden para las proteínas metalorreguladoras.

MerR es claramente un solo sistema metalorregulador natural. Otros iones metálicos se unen a factores reguladores para mediar en la regulación de la expresión génica de una manera metalespecífica. Dos ejemplos incluyen la proteína Fur de unión a Fe (II) de la bacteria entérica ⁹⁴ y la proteína de unión a cobre ACE1/CUP2 de S. cerevisiae. ⁹⁵ Tanto el cobre como el hierro son oligoelementos esenciales para los cuales altas concentraciones son tóxicas; para los ácidos nucleicos esta toxicidad es sin duda el resultado del daño de la cadena mediada por redox. Seguramente también están presentes otros sistemas regulatorios específicos de metales. Tanto el MerR como el sistema sintético pueden ejemplificar cómo funcionan estos diversos sistemas, cómo Nature podría construir un sistema de ligandos para facilitar la unión específica de metal tóxico en presencia de ADN que luego altera o desencadena cómo otros restos se unen y acceden al ácido nucleico.

Un Papel Farmacéutico

Con la excepción del cisplatino (ver Capítulo 9), la mayoría de los productos farmacéuticos que actualmente se utilizan como agentes de unión al ADN se aislaron primero como productos naturales de bacterias, hongos, plantas u otros organismos. En su mayor parte representan restos orgánicos complejos, incluyendo funcionalidades peptídicas y/o sacáridos, y a menudo una funcionalidad única, como el eno-diino en la calicimicina. Estos productos naturales se unen al ADN con bastante avidez, a través de intercalación, unión a surco, o una mezcla de los mismos. A menudo, la eficacia de estos antibióticos antitumorales proviene de reacciones posteriores de alquilación o escisión de cadenas de ADN que dañan el ADN.

Entre los diversos productos naturales utilizados clínicamente como antibióticos antitumorales se encuentran las bleomicinas, una familia de especies derivadas de glicopéptidos aisladas de cultivos de Streptomyces. ^25,96 La estructura de la bleomicina _A2 se muestra esquemáticamente en la Figura 8.19. El modo de acción molecular de estas especies implica claramente la unión al ADN y la promoción de la escisión monocatenaria en las secuencias GT y GC. Es importante destacar que, como demostraron Horwitz, Peisach y compañeros de trabajo, esta escisión del ADN requiere la presencia de Fe (II) y oxígeno. ⁹⁷ Así, se podría considerar la Fe-bleomicina como un farmacéutico inorgánico natural.

¿Cuál es el papel del ion metálico en estas reacciones? Como uno podría imaginar, basado en nuestras discusiones anteriores sobre la escisión del ADN promovido por metal, el centro de hierro es esencial para la escisión oxidativa de la cadena a través de la reacción con el resto de azúcar. Sin embargo, la reacción de Fe (II) -bleomicina puede distinguirse claramente de las reacciones de Fe (EDTA) ^2- discutidas anteriormente en que aquí no parece estar involucrado ningún intermedio difusible. En lugar de generar radicales hidroxilo, el centro Fe debe colocarse cerca de la cadena principal de azúcar-fosfato y activarse de alguna manera para promover la escisión de la hebra directamente.

A pesar de estudios extensos, de hecho se sabe poco sobre cómo se orienta Fe (II) -bleomicina en el ADN. En efecto, la coordinación sobre el metal es objeto de algún debate. La estructura de Cu (II) -P-3A, ⁹⁸ un derivado de metallobleomicina, también se muestra en la Figura 8.19. Sobre la base de esta estructura y estudios espectroscópicos sustantivos sobre la propia Fe-bleomicina, es probable que, al igual que con Cu (II), en el complejo Fe (II) -bleomicina el metal coordine el nitrógeno\(\beta\) -hidroxiimidazol, la amina secundaria de\(\beta\) -aminoalanina y el nitrógeno N1 de la pirimidina. Si además las aminas primarias de la amino alanina y de la histidina coordinan el metal aún no se asienta. Posiblemente está involucrada la coordinación de bitiazol o alguna coordinación de los restos de azúcar. Sin embargo, dado cinco sitios de coordinación diferentes a la bleomicina, el sexto sitio axial está disponible para la coordinación directa del dioxígeno. ¿Cómo se orienta este complejo Fe-O ₂ en el ADN? Es probable que al menos en parte el complejo se una contra el surco menor de la hélice. Hay alguna evidencia que sugiere que el resto bitiazol se intercala en la hélice. Ahora se está volviendo claro, sin embargo, que la estructura del complejo metálico en sí mismo, su forma tridimensional, en lugar de simplemente el bitiazol o sacárido anclado, es necesaria para la selectividad de secuencia asociada a su modo de acción.

Aunque aún no se comprende la coordinación y orientación del complejo metálico, se han realizado extensos estudios sobre la notable química de esta especie. ^96,99 El mecanismo general de acción se describe en la Figura 8.19. En presencia de oxígeno, se forma la especie Fe (Il) O ₂ y es probable que se convierta rápidamente en una especie de superóxido férrico. La reducción de un electrón de esta especie, utilizando un reductor orgánico u otro equivalente de Fe (II) -bleomicina, conduce formalmente a un peróxido de Fe (III), que luego se somete a escisión de enlaces O—O para formar lo que se ha denominado “bleomicina activada”. Esta especie podría describirse mejor como Fe (V) =O (o [Fe O] ³⁺). Esta especie es comparable en muchos aspectos al citocromo activado P-450 o quizás aún más cerca del centro Fe en la cloroperoxidasa (ver Capítulo 5). Al igual que estos sistemas, la bleomicina activada también puede epoxidar olefinas y generalmente puede funcionar como una oxo transferasa. A diferencia de estos sistemas, la Fe-bleomicina carece claramente de hemo. Es difícil de entender cómo esta especie puede transportar fácilmente electrones dentro y fuera, formando y reaccionando a través de un intermedio de alta valencia, sin el sumidero de porfirina u otro metal enlazado de alguna manera. De hecho, entender este proceso, incluso independientemente de nuestra fascinación por cómo se explota la reacción en una hélice de ADN, forma el foco de un esfuerzo sustancial de los químicos bioinorgánicos en la actualidad.

Lo que se ha aclarado con gran detalle es la reacción de la bleomicina activada con el ADN. Se ha establecido que la especie activada promueve la abstracción de hidrógeno del átomo C4'-H, el cual se posiciona en el surco menor de la hélice (Figura 8.19). La adición de otro equivalente de dioxgeno a este radical C4' conduce a la degradación del azúcar para formar un 5'-fosfato, un 3'-fosfoglicolato y una base libre propenal. Alternativamente, la oxidación del radical C4' seguida de hidroxilación en ausencia de oxígeno produce, después del tratamiento con base, un 5'-fosfato, un fosfato de azúcar oxidado y base libre.

Otros metales como el cobre y el cobalto también pueden activar bleomicinas, aunque sus vías mecanicistas para la escisión de hebras son claramente diferentes de las de Fe (II) -bleomicina. Se desconoce si otros productos naturales que se unen al ADN también quelan iones metálicos y los explotan para la escisión oxidativa de la cadena, pero varios sistemas proporcionan indicios de que sí. Además, tal hecho no sería sorprendente dada nuestra comprensión de la utilidad de los iones metálicos en la promoción de esta química. Una comprensión aún más detallada de esta química podría conducir al desarrollo de productos farmacéuticos sintéticos de segunda generación de metales de transición que específicamente y eficientemente se dirigen y escinden sitios de ADN.

Figura 8.19 - (A) La estructura de la bleomicina A ₂. (B) La estructura ⁹⁸ determinada cristalográficamente de un derivado de cobre de bleomicina, P3A. (C) Un esquema para generar “bleomicina activada”. (D) El mecanismo de acción propuesto de la Fe-bleomicina activada.

Un papel catalítico

Además de servir funciones estructurales y moduladoras en proteínas que se unen a ácidos nucleicos, los iones metálicos también parecen ser esenciales para el funcionamiento de diversas enzimas complejas que actúan sobre los ácidos nucleicos. En esta etapa, nuestra comprensión de la participación del ion metálico en la química catalítica de estas enzimas es algo incompleta, y confiamos más en nuestra comprensión actual de los posibles roles donde los iones metálicos pueden resultar ventajosos. Estas siguen siendo áreas de enfoque bioquímico donde el químico inorgánico podría hacer una contribución importante.

Por ejemplo, el ion zinc parece ser esencial para el funcionamiento tanto de las ARN polimerasas como de las ADN topoisomerasas. ^100-102 Estas enzimas multisubunitarias realizan tareas bastante complejas. La ARN polimerasa debe unirse específicamente a su molde de ADN, unir sus sustratos de nucleótidos y cebadores, y formar un nuevo enlace fosfodiéster para alargar el ARN en crecimiento. Dos iones de zinc parecen estar involucrados. Uno puede estar implicado en la orientación del sustrato nucleotídico y el otro estructuralmente en el reconocimiento de moldes. No sería sorprendente, sin embargo —de hecho, podría ser beneficioso— que uno o ambos iones metálicos también participaran en la etapa de polimerización. Nuestra comprensión mecanicista de cómo funcionan las topoisomerasas es aún más superficial. Estas enzimas complejas se unen al ADN superenrollado, rompen secuencialmente una hebra a través de la química hidrolítica, mueven la hebra alrededor de la otra (liberando una vuelta terciaria) y vuelven a ligar la hebra. Nuevamente, el ion zinc podría participar en la química hidrolítica, la etapa de ligación, o ambas; alternativamente, el metal podría nuevamente desempeñar un papel estructural en el reconocimiento del sitio de reacción.

Tenemos cierta comprensión del papel de los iones metálicos en varias endonucleasas y exonucleasas. Como se discute en la Sección II.C, los iones metálicos pueden promover eficazmente la hidrólisis de fosfodiéster ya sea sirviendo como un ácido de Lewis o suministrando un nucleófilo coordinado. La nucleasa estafilocócica ¹⁰³ es una nucleasa extracelular de Staphylococcus aureus que puede hidrolizar tanto ADN como ARN en presencia de Ca ²⁺. La preferencia de la enzima es por el ADN monocatenario, en el que ataca la posición 5' del enlace fosfodiéster, escindiendo el enlace 5'-P-O para producir un extremo 5'-hidroxilo y 3'-fosfato. Los iones Ca ²⁺ se agregan como cofactores y son estrictamente necesarios para la actividad. La estructura de la nucleasa estafilocócica, determinada por cristalografía de rayos X y cristalizada en presencia de Ca ^{2 +} y el inhibidor competitivo enzimático pDTP, así como estudios posteriores de RMN y EPR sobre enzimas mutantes utilizando Mn ²⁺ como sustituto del Ca ^{2 +} ion, han proporcionado la base para un análisis estructural detallado del mecanismo de esta enzima. En esta hidrólisis fosfodiéster, el ion metálico parece funcionar principalmente como un catalizador electrófilo, polarizando el enlace P-O, y estabilizando a través de su carga positiva la carga negativa evolutiva sobre el fósforo en estado de transición. Aquí se piensa que la base no se coordina directamente con el metal; en cambio, se invoca la acción de una base general.

Los iones metálicos también participan en el funcionamiento de otras nucleasas, aunque los detalles estructurales de su participación no están tan establecidos como los de la nucleasa estafilocócica. La DNasa I también requiere Ca ²⁺ para su actividad catalítica. La endonucleasa S1 ¹⁰⁴, la nucleasa de frijol mungo y la nucleasa Physarum polycephalem requieren iones zinc ya sea como cofactores o intrínsecamente para la actividad nucleasa, y la enzima de restricción EcoRI también puede requerir iones de zinc intrínsecamente unidos. ³³ En términos de cómo podría funcionar el ion zinc en estas enzimas, se puede mirar tanto a la nucleasa estafilocócica como a la fosfatasa alcalina bacteriana ¹⁰⁵ para algunas ilustraciones. Uno esperaría que este ión metálico pudiera servir tanto como catalizador electrófilo como en la entrega de un hidróxido coordinado con zinc, como lo hace en la fosfatasa alcalina, atacando directamente al éster fosfato. Es necesario trabajar más para establecer los mecanismos por los cuales el ion zinc promueve la hidrólisis de fosfodiéster en estos sistemas enzimáticos.

Probablemente lo más intrigante y misterioso en esta etapa es la participación del metal en la muy compleja enzima reparadora de ADN endonucleasa III de E. coli (enzimas similares también se han aislado de fuentes eucariotas). Esta enzima está involucrada en la reparación del ADN dañado por agentes oxidantes e irradiación UV, y actúa a través de una actividad N-glicosilasa para eliminar la base dañada, y a través de una actividad de endonucleasa apurínica/apirimidínica para escindir el enlace fosfodiéster adyacente al sitio dañado. Aunque es más compleja en términos de características de reconocimiento, esta enzima funciona hidrolizando la cadena principal del fosfodiéster del ADN. Lo que es tan intrigante de esta enzima es que contiene un cúmulo 4Fe-4S (ver Capítulo 7) ¡que es esencial para su actividad! ¹⁰⁶ Pensamos generalmente que los clústeres de Fe-S sirven mejor como agentes de transferencia de electrones. En el contexto de esta enzima reparadora, el cúmulo puede estar llevando a cabo tanto una oxidación como una reducción, para efectuar hidrólisis, o alternativamente tal vez surja una función completamente nueva para este cúmulo metálico. (Los grupos de Fe-S pueden representar otro motivo estructural más para las proteínas de unión al ADN y uno que tiene el potencial de regulación por la concentración de hierro). Actualmente se está llevando a cabo la caracterización bioquímica y espectroscópica básica de la enzima. Comprender esta interacción tan novedosa de un centro metálico y ácido nucleico requerirá algunas ideas nuevas, y sin duda representa un nuevo desafío para el químico bioinorgánico.