Antes considerados incapazes de codificar proteínas devido às suas simples repetições monótonas de DNA, minúsculos telômeros nas pontas de nossos cromossomos parecem ter uma função biológica potente que é potencialmente relevante para nossa compreensão do câncer e do envelhecimento.
Relatórios no Anais da Academia Nacional de Ciênciasos pesquisadores da UNC School of Medicine Taghreed Al-Turki, PhD, e Jack Griffith, PhD, fizeram a impressionante descoberta de que os telômeros contêm informações genéticas para produzir duas pequenas proteínas, uma das quais eles descobriram ser elevada em algumas células cancerígenas humanas, bem como células de pacientes que sofrem de defeitos relacionados aos telômeros.
“Com base em nossa pesquisa, pensamos que exames de sangue simples para essas proteínas podem fornecer uma triagem valiosa para certos tipos de câncer e outras doenças humanas”, disse Griffith, professor de microbiologia e imunologia Kenan e membro do UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center. “Esses testes também podem fornecer uma medida da ‘saúde dos telômeros’, porque sabemos que os telômeros encurtam com a idade”.
Os telômeros contêm uma sequência de DNA única que consiste em repetições infinitas de bases TTAGGG que de alguma forma inibem a aderência dos cromossomos uns aos outros. Duas décadas atrás, o laboratório Griffith mostrou que a extremidade do DNA de um telômero se volta para formar um pequeno círculo, escondendo assim a extremidade e bloqueando as fusões cromossomo a cromossomo. Quando as células se dividem, os telômeros encurtam, tornando-se tão curtos que a célula não consegue mais se dividir adequadamente, levando à morte celular.
O cientista identificou os telômeros pela primeira vez há cerca de 80 anos e, por causa de sua sequência monótona, o dogma estabelecido no campo sustentava que os telômeros não podiam codificar nenhuma proteína, muito menos aquelas com função biológica potente.
Em 2011, um grupo na Flórida trabalhando em uma forma hereditária de ELA relatou que o culpado era uma molécula de RNA contendo uma repetição de seis bases que, por um novo mecanismo, poderia gerar uma série de proteínas tóxicas consistindo de dois aminoácidos repetidos um após o outro. Al-Turki e Griffith observam em seu artigo uma notável semelhança desse RNA com o RNA gerado a partir de telômeros humanos, e eles levantaram a hipótese de que o mesmo novo mecanismo pode estar em jogo.
Eles conduziram experimentos – conforme descrito no PNAS papel – para mostrar como o DNA telomérico pode instruir a célula a produzir proteínas de sinalização que eles denominaram VR (valina-arginina) e GL (glicina-leucina). As proteínas de sinalização são essencialmente substâncias químicas que desencadeiam uma reação em cadeia de outras proteínas dentro das células que, então, levam a uma função biológica importante para a saúde ou para a doença.
Al-Turki e Griffith então sintetizaram quimicamente VR e GL para examinar suas propriedades usando poderosos microscópios eletrônicos e confocais, juntamente com métodos biológicos de última geração, revelando que a proteína VR está presente em quantidades elevadas em algumas células cancerígenas humanas, como bem como células de pacientes que sofrem de doenças resultantes de telômeros defeituosos.
“Achamos possível que, à medida que envelhecemos, a quantidade de VR e GL em nosso sangue aumente constantemente, potencialmente fornecendo um novo biomarcador para a idade biológica em contraste com a idade cronológica”, disse Al-Turki, pesquisador de pós-doutorado no laboratório Griffith. . “Achamos que a inflamação também pode desencadear a produção dessas proteínas”.
Griffith observou: “Quando você vai contra o pensamento atual, geralmente está errado porque está contrariando muitas pessoas que trabalharam tão diligentemente em seus campos. Mas, ocasionalmente, os cientistas falharam em reunir observações de dois campos muito distantes e foi isso que fizemos. A descoberta de que os telômeros codificam duas novas proteínas de sinalização mudará nossa compreensão do câncer, do envelhecimento e de como as células se comunicam com outras células.
“Muitas perguntas ainda precisam ser respondidas, mas nossa maior prioridade agora é desenvolver um simples exame de sangue para essas proteínas. Isso pode nos informar sobre nossa idade biológica e também fornecer alertas sobre problemas, como câncer ou inflamação”.
O National Institutes of Health financiou esta pesquisa por meio de três bolsas (GM31819, ES013773, ESO31635). O UNC Viral Vector Core e a instalação de microscopia de luz no UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center foram parceiros vitais nesta pesquisa. Jack Griffith tem uma nomeação conjunta do corpo docente do Departamento de Bioquímica e Biofísica da UNC.