Las rupturas de doble cadena del ADN (DSB) están entre las formas más graves de daño en el ADN porque una reparación inexacta puede comprometer la estabilidad del genoma y contribuir al desarrollo tumoral o a la muertecelular 1,2,3. Para contrarrestar estas amenazas, las células emplean varias vías de reparación del ADN, incluyendo la recombinación homóloga (HR), considerada el mecanismo más preciso para reparar los DSB 2,4,5. A diferencia de las vías de reparación propensas a errores, la HR utiliza una secuencia de ADN homóloga como plantilla para restaurar la información genética en el sitio dañado. En consecuencia, la HR funciona predominantemente durante las fases S y G2 del ciclo celular, cuando las cromátidas hermanas están disponibles para servir como plantillas dereparación 2,5. Cabe destacar que la HR es esencial para la reparación precisa de los DSB que surgen de fuentes endógenas como el estrés de replicación, así como de insultos exógenos como la radiación ionizante (RI) y agentes quimioterapéuticos dañinos delADN 2,5.
RAD51 es un efector central de la vía HR y desempeña un papel fundamental en la búsqueda de homología y la invasión de hebras durante la reparación mediada por HR de DSBs 2,5. Tras la formación de DSB, los extremos del ADN son sometidos a una resección, un proceso iniciado por el complejo MRE11–RAD50–NBS1 (MRN) y factores asociados que generan sobresalentes de ADN monocatenario de 3′. Estas regiones monocatenarias están inicialmente recubiertas por la proteína de replicación A (RPA), que impide la formación de estructuras secundarias y estabiliza el intermedio de reparación 4,5,6. La HR se inicia entonces mediante las acciones coordinadas de BRCA1, PALB2 y BRCA2, que facilitan el reclutamiento y carga de RAD51 sobre ADN resecado, desplazando RPA y promoviendo la formación de filamentos nucleoproteicoicos 4,5,6 que contienen RAD51. Una vez ensamblados, estos filamentos buscan secuencias de ADN homólogas dentro de la cromátida hermana y catalizan el intercambio de cadenas, facilitando así la fiel restauración del ADNdañado 4,5,6. La acumulación de RAD51 en los sitios DSB aparece microscópicamente como focos nucleares puntuados que pueden detectarse mediante la inmunofluorescencia 7,8,9,10. Debido a que la formación de estos focos refleja el compromiso exitoso de la maquinaria de RRHH, el análisis de focos RAD51 se ha convertido en un enfoque funcional ampliamente utilizado para evaluar la capacidad de RR y la competencia en la reparación del ADN en células 7,8,9,10. Es importante destacar que este ensayo mide la capacidad de las células para ejecutar una respuesta de HR tras el daño al ADN, en lugar de depender únicamente de los niveles de expresión de genes o proteínas asociados a HR.
Los defectos en la HR se observan con frecuencia en el cáncer, especialmente en tumores que presentan alteraciones en los parálogos BRCA1, BRCA2, RAD51 u otros genes implicados en la HR, y son especialmente prevalentes en cánceres de ovarioy mama 4,11,12,13,14. La deficiencia de HR tiene importantes implicaciones terapéuticas, ya que confiere una mayor sensibilidad a agentes dañinos del ADN, como la terapia con platino, y a los inhibidores de la poli(ADP-ribosa) polimerasa (PARP) mediante el principio de letalidadsintética 4,11,12,13,14,15 . Por lo tanto, los ensayos funcionales fiables para evaluar la actividad de RRHH son fundamentales tanto para los estudios mecanicistas como para la investigación traslacional.
Este protocolo describe un ensayo basado en inmunofluorescencia para la detección y cuantificación de focos nucleares de RAD51 tras daño en el ADN en células de cáncer de ovario. El flujo de trabajo consiste en la inducción de DSBs de ADN usando IR, seguida de la detección inmunofluorescente de RAD51 y γH2AX y la cuantificación de focos nucleares co-localizados mediante microscopía confocal. El protocolo se demuestra utilizando células OVCAR-8 con competencia en HR y células ABTR2 resistentes a inhibidores de PARP adquiridas, y proporciona un enfoque funcional reproducible para evaluar la actividad de la HR tras la formación de DSB. Aunque el análisis de focos RAD51 se utiliza ampliamente como medida funcional de la actividad de la HR, los métodos disponibles suelen centrarse en entornos experimentales específicos y carecen frecuentemente de una guía detallada sobre cómo integrar la inducción controlada de daño al ADN, la confirmación de la formación de DBS en el ADN, los controles de validación de ensayos y la cuantificación estandarizada basada en imágenes. Además, enfoques alternativos para evaluar la función de la HR, incluyendo ensayos genómicos de cicatrices, firmas mutacionales y análisis de expresión génica o proteica, proporcionan medidas indirectas del estado de HR y no evalúan directamente la capacidad celular para reclutar RAD51 en los sitios de daño en el ADN. Los ensayos basados en reporteros, como el DR-GFP, ofrecen mediciones directas de la actividad de la HR, pero requieren ingeniería genética estable y no son fácilmente aplicables a muchos modelos experimentales. Por lo tanto, el flujo de trabajo descrito aquí combina daño al ADN inducido por infrarrojos con la tinción dual de inmunofluorescencia RAD51/γH2AX para verificar simultáneamente la formación de DSB y cuantificar el reclutamiento de RAD51 en cromatina dañada. Este enfoque proporciona un método práctico, biológicamente relevante y ampliamente aplicable para la evaluación funcional directa de la competencia en RRHH en células cancerosas cultivadas, incorporando controles de ensayo, pasos de validación y procedimientos estandarizados de cuantificación de focos.