Evelyn Witkin y la reparación del ADN

Evelyn Witkin fue una destacada genetista estadounidense, que realizó investigaciones pioneras sobre la mutagénesis y reparación del ADN.

Evelyn Ruth Maisel Witkin nació el 9 de marzo de 1921, y creció en Queens, Nueva York. Se desplazaba diariamente a Manhattan para asistir al Washington Irving High School, entonces solo para chicas, donde la animaron a seguir su interés por la ciencia. Con sólo 16 años, inició su carrera universitaria en la Universidad de Nueva York, graduándose en Biología en 1941. Su plan inicial era continuar sus estudios de posgrado allí, pero ocurrió algo durante su último año… y es que Evelyn lideró las protestas contra la segregación racial en las escuelas del Sur en eventos deportivos organizados por la universidad. El resultado fue que la suspendieron por tres meses y se le retiró la oferta para un puesto de posgrado, lo que hizo que tuviese que inscribirse en la Universidad de Columbia, donde en 1943 obtuvo su máster. Ese mismo año, se casó con el psicólogo Herman A. Witkin, con quien tuvo dos hijos.

Durante su doctorado trabajó en el Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL), donde aprendió técnicas genéticas para trabajar con bacterias. En su primer experimento expuso Escherichia Coli (E. Coli) a la luz ultravioleta (UV) para mutar sus genes, con la intención de controlar las bacterias mutantes. Pero ocurrió un accidente, sí reconozcámoslo, a veces los grandes descubrimientos se basan en accidentes, pero hay que saber detectarlos e interpretar los resultados, ¿cómo era la frase? “la inspiración tiene que pillarte trabajando”. Había usado una dosis demasiado alta de radiación UV, y sólo unas pocas colonias sobrevivieron en la placa de Petri donde inicialmente había millones de ellas. Así que dedicó su investigación de doctorado a estudiar los genes que daban esa resistencia, logrando aislar las primeras cepas mutantes de E. Coli resistentes a la radiación UV. Además, descubrió que las células de E. Coli sensibles a la radiación UV, se alargaban y se volvían filamentosas, antes de sucumbir a la radiación y que la cantidad de mutaciones que desarrollaban las bacterias, después de la exposición a la radiación, dependía del medio en el que se cultivaran: si las bacterias tenían muchos nutrientes, desarrollaban amplias mutaciones, pero si se las privaba de nutrientes, tenían pocas mutaciones. Se doctoró en 1947.

Evelyn permaneció en Cold Spring Harbor hasta 1955. De 1955 a 1971, trabajó en el Downstate Medical Center de la Universidad de Nueva York y más tarde fue nombrada profesora de Ciencias Biológicas en el Douglass College de la Universidad Rutgers, en ese momento una institución para mujeres. En 1979 fue nombrada profesora de Genética, antes de trasladarse al Instituto Waksman de Rutgers como Directora de Laboratorio en 1983, cargo que ocupó hasta su jubilación, cuando pasó a ser profesora emérita.

En los albores de la década de 1960, Evelyn realizó otro importante hallazgo: las cepas resistentes a la luz UV eran capaces de emitir una “señal de socorro” cuando el genoma se veía dañado, activando su metabolismo para remediarlo. Este proceso, hoy llamado reparación del ADN produce una enzima que a su vez crea piezas de repuesto para el ADN dañado. Pero es un proceso imperfecto, que a veces puede producir versiones o mutaciones, lo que se denomina mutagénesis.

Mientras estaba en Downstate, Evelyn descubrió que la mutagénesis UV en E. Coli podía revertirse, un fenómeno que ella llamó «reparación oscura» para diferenciarlo de la fotorreactivación, proceso en el que la luz visible interviene en la eliminación de los efectos mutagénicos de los rayos UV. Fue la primera en describir los procesos de disminución de la frecuencia de mutación (MFD). En 1967, planteó la hipótesis de que el bloqueo inducido por los rayos UV en la división celular se debía a la inhibición de una enzima de replicación del ADN. Si esta enzima continuaba activa, podía introducir mutaciones en el ADN durante el proceso de replicación. Observó una disminución en las mutaciones supresoras inducidas por daño cuando la síntesis de proteínas se inhibía transitoriamente como resultado de la irradiación UV, concluyendo que la MFD ocurre como resultado de una rápida reparación enzimática antes de la replicación, en casos en que la síntesis de proteínas se inhibe o se retrasa. En el caso de fotoproductos (lesiones) UV potencialmente mutagénicos, la falla en la replicación es letal para la bacteria. Si una ADN polimerasa es capaz de copiar más allá de un área dañada, la bacteria sobrevive, pero con una mayor probabilidad de que se hayan producido errores durante la síntesis y reparación del ADN. Esta idea fue considerada por Miroslav Radman, un destacado biólogo croata-francés, en su modelo de replicación SOS (“respuesta SOS”), propuesto inicialmente en 1970 en una comunicación con Evelyn Witkin. Según Radman, la replicación SOS proporciona a las bacterias una estrategia para sobrevivir a daños repentinos y extensos en el ADN, y se caracteriza por ser inducible, es decir, se activa en respuesta al daño en el ADN, requiere la síntesis de nuevas proteínas y está regulada por genes conocidos como lexA, que normalmente reprime los genes de respuesta SOS y recA, que elimina la represión de lexA en respuesta al daño del ADN. Esta regulación al alza de las proteínas para la protección y reparación del ADN representa un compromiso entre la precisión de la replicación y la supervivencia inmediata.

Los trabajos de esta brillante científica no se quedaron aquí. Junto a su colega Stephen Elledge, logró un hallazgo de suma relevancia: Demostraron que las células de los mamíferos respondían de manera semejante a las células bacterianas cuando sufrían daños en el ADN. El proceso tenía similitudes tan claras que, según relató la propia Evelyn, los estudios en las bacterias resultaron cruciales para las investigaciones dedicadas a la lucha contra enfermedades como el cáncer o en desórdenes neurodegenerativos en los mamíferos, humanos incluidos. En otras palabras, una célula que haya acumulado gran cantidad de daños en el ADN, o que no pueda reparar eficazmente las averías producidas, puede entrar, entre otras cosas, en una serie de divisiones descontroladas que lleven a la formación de un cáncer. Esto significa que las lesiones no reparadas en genes críticos (como los genes supresores de tumores) pueden impedir que una célula lleve a cabo su función normal y aumentar de manera significativa la posibilidad de que se forme un tumor.

Witkin murió por complicaciones derivadas de una caída el 8 de julio de 2023, a la edad de 102 años.

Para terminar, sólo citar algunos de los muchos reconocimientos que Evelyn ha recibido: En 1977 fue elegida miembro de la Academia Nacional de Ciencias, en 1978, miembro de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias y en 1980, miembro de la Asociación Estadounidense de Microbiología. En el año 2000 recibió la Medalla Thomas Hunt Morgan y en 2002, la Medalla Nacional de Ciencias por su trabajo pionero en mutagénesis y reparación del ADN. En 2015, recibió el Premio Albert Lasker de Investigación Médica Básica junto con Sthephen J. Elledge, por sus descubrimientos sobre la respuesta al daño del ADN. Ese mismo año, también fue galardonada con el Premio Wiley en Ciencias Biomédicas y fue nombrada una de The Forward 50. En 2021, en su cumpleaños número 100, la Universidad Rutgers y el Instituto Waksman de Microbiología organizaron el Simposio del centenario y logros de investigación de la Dra. Evelyn M. Witkin, y la ceremonia de inauguración de un nuevo laboratorio de investigación que lleva su nombre. Kenneth Irvine, director interino del Instituto Waksman, dijo: “El laboratorio lleva el nombre de la Dra. Witkin porque fue una científica excepcional. Pero sin duda es importante destacar que fue una científica pionera, que trabajó en una época en la que la ciencia estaba dominada por los hombres”.

Patricia Mazón Canales

Referencias: