Um mecanismo até então desconhecido para o dobramento do DNA é descrito em um estudo em Natureza publicado por pesquisadores do Karolinska Institutet e do Max Planck Institute for Biophysics. Suas descobertas fornecem novos insights sobre processos cromossômicos que são vitais para o desenvolvimento normal e para prevenir doenças.
O DNA em nossas células é organizado em cromossomos, que são estruturas altamente dinâmicas que são alteradas quando os genes são transcritos, quando o dano ao DNA é reparado ou quando os cromossomos são compactados em preparação para a divisão celular. Esses processos são afetados pelos chamados complexos proteicos SMC (SMC, Structural Maintenance of Chromosomes), que, ao mediar as interações cromossômicas, garantem a correta organização espacial do genoma.
Nos seres humanos e em outros eucariontes, ou seja, organismos cujas células contêm um núcleo, existem três desses complexos proteicos. Os cientistas já revelaram o mecanismo de funcionamento de dois deles. No presente estudo, os pesquisadores investigaram o terceiro, o complexo Smc5/6, cuja função permaneceu desconhecida.
“Esses resultados revelam o complexo Smc5/6 como um novo regulador do dobramento do DNA, o que pode nos dizer mais sobre como os cromossomos são organizados”, disse Camilla Björkegren, professora do Departamento de Biologia Celular e Molecular do Karolinska Institutet, que liderou o estudo. juntamente com Eugene Kim, líder do grupo de pesquisa do Instituto Max Planck de Biofísica em Frankfurt am Main. “A descoberta também é clinicamente relevante, uma vez que o dobramento do DNA é importante para o funcionamento normal dos cromossomos e para evitar alterações cromossômicas que podem levar a doenças”.
Os pesquisadores purificaram o complexo Smc5/6 da levedura e, usando microscopia de alta resolução de moléculas individuais, estudaram como ele se liga e afeta moléculas individuais de DNA. Acredita-se que os princípios da organização cromossômica sejam geralmente idênticos em leveduras e humanos, que são ambos organismos eucarióticos. Para seus experimentos, os pesquisadores, tanto o complexo de proteínas quanto o DNA, foram marcados com moléculas fluorescentes de cores diferentes para torná-las rastreáveis através de um microscópio.
Seus resultados mostram que o complexo Smc5/6 opera extrusando um loop de DNA cada vez maior, uma propriedade que compartilha com os outros complexos SMC eucarióticos conhecidos.
Os pesquisadores também examinaram como o processo é regulado e descobriram, entre outras coisas, que dois complexos Smc5/6 são necessários para formar um loop, enquanto os complexos de proteína única se translocam apenas ao longo da molécula de DNA.
Pesquisas anteriores indicam que Smc5/6 inibe certos vírus e sugere que também protege contra certos tipos de câncer e é importante para o desenvolvimento fetal normal. Os pesquisadores do KI agora querem estudar como essas propriedades estão relacionadas ao mecanismo recém-descoberto.
“O próximo passo de nossa pesquisa é descobrir como a capacidade do complexo Smc5/6 de fazer loops de DNA afeta sua função nas células, o que pode aumentar nossa compreensão de como o Smc5/6 pode funcionar como um bloqueador de vírus, proteger contra o câncer e contribuir ao desenvolvimento fetal”, diz o professor Björkegren.
O estudo foi financiado pelo Conselho Sueco de Pesquisa, pela Sociedade Sueca do Câncer, pelo CIMED (Centro de Medicina Inovadora) e pelo Instituto Max Planck de Biofísica. Não existem potenciais conflitos de interesse declarados.