Um novo estudo importante na revista Natureza revela um mecanismo de ‘semáforo’ que controla a atividade genética dentro das células – um sistema que poderia ser alvo de drogas contra o câncer já em desenvolvimento.
A pesquisa descreve como as mudanças “epigenéticas” na estrutura do DNA podem atuar como um sinal para determinar se um gene deve ser lido.
Ao contrário de nossa composição genética, que é bem compreendida, o mundo da epigenética ainda é amplamente inexplorado e referido como a “matéria escura” do genoma.
Mas as novas descobertas respondem a uma questão fundamental e antiga – como as proteínas epigenéticas regulam os processos de transcrição e expressão gênica, através dos quais nossos genes são lidos e traduzidos em proteínas.
Cientistas do Instituto de Pesquisa do Câncer, em Londres, revelam hoje (quarta-feira) como um sinal epigenético chave chamado H3K4me3 – determina quando e como o DNA deve ser lido e traduzido em proteínas dentro de nossas células.
O estudo mostra que o H3K4me3 garante que os genes sejam transcritos e ativados no momento certo de maneira controlada, como um conjunto de semáforos regulando o fluxo de carros em uma via movimentada. Compreender como ele funciona em células normais também pode lançar uma nova luz sobre o desenvolvimento do câncer – e o papel desempenhado por um colapso na regulação da atividade genética.
Sabe-se há mais de 20 anos que as enzimas que colocam o H3K4me3, um marcador químico adicionado ao DNA, são cruciais para o desenvolvimento celular normal, além de estarem ligadas à leucemia, câncer de mama, intestino e pâncreas. Mas, até agora, os cientistas não entendiam o que a etiqueta química faz, apesar de muitos anos de pesquisa.
A nova ‘descoberta do livro didático’, conforme descrita pelos pesquisadores, transforma nossa compreensão sobre:
- como as proteínas epigenéticas ajudam a regular o desenvolvimento celular e podem estar envolvidas no câncer
- como o processo de expressão gênica – decodificação do DNA em proteínas funcionais usadas pelo nosso corpo – é regulado
- como o bloqueio de proteínas epigenéticas pode afetar células normais e cancerígenas.
A esperança de longo prazo é que esse novo entendimento possa levar a uma nova classe de tratamentos contra o câncer que visam ‘semáforos’ epigenéticos para bloquear a atividade de genes que podem estar alimentando o câncer.
O estudo foi financiado pelo próprio Instituto de Pesquisa do Câncer (ICR) e pelo Memorial Sloan Kettering Cancer Center.
A epigenética afeta a atividade ou expressão do gene, sem alterar o código genético subjacente – por exemplo, adicionando ou removendo marcas químicas ou modificações no DNA ou proteínas que envolvem o DNA, chamadas histonas. Modificações químicas como H3K4me3 (trimetilação da histona H3 lisina 4) podem ativar ou desativar genes e são frequentemente alteradas no câncer.
Usando células-tronco de camundongos e sofisticados experimentos genéticos e bioquímicos em laboratório, os pesquisadores descobriram que a modificação H3K4me3 é essencial para regular como e quando nossos genes são expressos.
A equipe descobriu que o H3K4me3 age como um semáforo em um cruzamento movimentado. Ao regular o fluxo da RNA polimerase II – um complexo de proteínas que lê e decodifica o DNA – o H3K4me3 determina quando a expressão gênica deve começar e a velocidade com que ela ocorre.
Quando dá luz verde, o H3K4me3 permite que a RNA polimerase II se mova ao longo do DNA, transcrevendo-o em RNA à medida que se move. Mas sem o H3K4me3, a RNA polimerase II fica presa em pontos específicos do DNA, criando um atraso e retardando a transcrição.
Resultados anteriores sugeriram que interromper ou alterar os níveis de H3K4me3 nas células é importante para o desenvolvimento do câncer e afeta a resposta ao tratamento.
O líder do estudo, Professor Kristian Helin, Diretor Executivo do Instituto de Pesquisa do Câncer, em Londres, e líder mundial no estudo da epigenética, disse:
“Nosso estudo oferece uma nova compreensão fundamental da epigenética, uma área muito empolgante e ainda pouco explorada da pesquisa do câncer. Resolvemos um quebra-cabeça de 20 anos ao descobrir como uma modificação epigenética conhecida controla a expressão gênica. Embora o nível de H3K4me3 na célula frequentemente seja encontrado mutado no câncer, nossos estudos podem ter implicações para a compreensão e tratamento do câncer.
“Isto é o que chamo de ciência de ‘livro’ – a aspiração de muitos cientistas, inclusive eu, de resolver questões fundamentais para que nossas descobertas entrem em livros didáticos. Mesmo os tratamentos mais avançados para pacientes são construídos sobre os fundamentos de conhecimentos científicos fundamentais descobertas como esta. É somente graças à compreensão básica de como os genes e células funcionam, e o que pode dar errado com eles, que podemos criar os tratamentos de câncer do futuro.
“Drogas direcionadas a esses ‘semáforos’, ou modificações epigenéticas, como H3K4me3, já estão sendo desenvolvidas – e é possível que um dia elas possam se tornar uma maneira eficaz de tratar pacientes com câncer. Este é um novo e empolgante caminho para a pesquisa do câncer , e acreditamos que nossas descobertas abrirão caminho para um desenvolvimento mais eficaz dessas drogas epigenéticas”.