Dois complexos proteicos carregam a maior responsabilidade pela organização espacial dos cromossomos em nossos núcleos celulares. A tensão do DNA desempenha um papel surpreendente nisso. Juntamente com colegas austríacos, o nanocientista Cees Dekker e seu doutorando Roman Barth, do Kavli Institute of Nanoscience da TU Delft, agora publicam como visualizaram isso em detalhes em Natureza em 19 de abril.
A coesina dá uma volta no DNA
Sabe-se há mais de um século que os longos filamentos de DNA nos núcleos das células são cuidadosamente dobrados na forma característica dos cromossomos, assemelhando-se a escovas de garrafa, em preparação para a divisão celular. E também entre as divisões, os cromossomos são organizados em loops importantes para regular o processamento da informação genética. Em 2018, Dekker e seu grupo foram os primeiros a visualizar como os complexos de proteínas SMC, como a condensina e a coesina, extraem loops no DNA.
Os sinalizadores CTCF têm uma direção e determinam onde um loop começa e termina…
Verificou-se que a proteína de ligação ao DNA CTCF desempenha um papel fundamental no posicionamento de loops ao longo do genoma. Dekker: “Se você pensar no DNA como uma corda, na qual os sinalizadores CTCF são fixados em dois pontos, a coesina faz as voltas de um sinalizador para o outro, mas apenas se o CTCF estiver orientado corretamente. Apenas um lado da proteína CTCF é capaz de interagir com a coesina. Mas, novamente, nem sempre faz isso, porque pensávamos que o CTCF também falharia com frequência. Mas agora nós o medimos. A interação entre as duas proteínas acaba sendo muito mais sutil do que prevíamos. “
Que o CTCF e a coesina trabalham juntos para estabelecer limites de loop tornou-se conhecimento básico no campo, diz o doutorando Roman Barth: “Em todas as apresentações de conferências que participei no ano passado, a premissa básica era que o complexo de coesina extruda loops entre CTCF corretamente orientados moléculas. Mas ninguém nunca tinha visto em detalhes como isso acontece. Agora conseguimos visualizar a essência disso.”
A tensão do DNA desempenha um papel surpreendente neste
Colegas do grupo de Jan-Michael Peters no Instituto de Patologia Molecular de Viena conseguiram disponibilizar as proteínas em forma pura. As duas extremidades de uma molécula de DNA estavam ligadas a uma superfície; o DNA e as proteínas foram corados com um corante fluorescente. Os pesquisadores então fizeram uma descoberta incomum, explica Dekker. “Nos dados, Roman descobriu que fazia diferença se a fita de DNA estava muito solta ou sob tensão. Sem tensão, a coesina frequentemente ignorava o sinalizador CTCF, mesmo que orientada corretamente, mas quando o DNA estava sob mais tensão, o CTCF como uma barreira perfeita. Assim, sob a influência da tensão do DNA, o CTCF torna-se como um semáforo inteligente, permitindo a passagem da coesina ou não, dependendo da situação do trânsito local.”
Quando a coesina colide com uma proteína CTCF, ela pode parar ou continuar. Os pesquisadores viram que ele também pode virar ou até mesmo se dissolver completamente. Como e por que isso acontece são as próximas perguntas que Dekker espera responder.