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Pela primeira vez, cientistas identificam a existência de uma nova estrutura de DNA nunca vista antes em células vivas.
A descoberta do que é descrito como um “nó torcido” de DNA em células vivas confirma que nosso complexo código genético é trabalhado com uma simetria mais complexa do que apenas a estrutura de dupla hélice que todos associam – e a forma como essas variantes moleculares afetam nossas funções.
“Quando pensamos em DNA, pensamos na dupla hélice,” afirma Daniel Christ, “pesquisador terapêutico de anticorpos” do Garvan Institute of Medical Research na Austrália.
“Esta nova pesquisa nos lembra que estruturas de DNA totalmente diferentes existem – e podem ser importantes para nossas células.”
O novo componente identificado foi chamado de “estrutura de motivos intercalados” (intercalated motif – i-motif), descoberto primeiramente por pesquisadores em 1990, mas até então visto apenas in vitro, e não em células vivas.
Hoje, graças a equipe de Christ, sabemos que o i-motif ocorre naturalmente em células humanas, mostrando a significância da estrutura para a biologia molecular – questionada anteriormente, pelo fato de ser demonstrada apenas em laboratório – agora chama a atenção dos pesquisadores.
(Zeraati et al., Nat Chem, 2018)
Se a sua única familiaridade que temos com as formas é a dupla hélice espiral famosa descoberta de Watson e Crick, a configuração da “estrutura de motivos intercalados” torna-se uma surpresa.
“O i-motif é um nó de quatro filamentos de DNA”, explica o geneticista Marcel Dinger, pesquisador que co-liderou a pesquisa.
“Na estrutura de nó, as letras C [citosina] na mesma cadeia de DNA se ligam – então isso é muito diferente de uma hélice dupla, onde letras em cadeias opostas se reconhecem e onde C se liga a Gs [ guaninas]. “
De acordo com Garvans Mahdi Zeraati, primeiro autor do novo estudo, o i-motif é apenas uma das diversas estruturas diferentes da dupla hélice – incluindo A-DNA, Z-DNA, DNA triplex e cruciforme – que também podem existir em nossas células.
Outra estrutura, chamada DNA Quadruplo G (G-quadruplex – G4), foi identificado em células humanas em 2013, fez-se o uso de um anticorpo manipulado para revelar o G4 dentro das células.
Nessa pesquisa, Zeraati e os outros pesquisadores aplicaram a mesma técnica, desenvolveram um fragmento de anticorpo (chamado iMab) que poderia especificamente reconhecer e ligar-se ao i-motif.
Ao fazê-lo, sua localização na célula foi destacada por um brilho imunofluorescente.
Artists impression, overlaid on imaging of the iMab antibody (green) in the nuclei of cells (Chris Hammang)
“O que mais nos entusiasmou foi poder ver os pontos verdes – os i-motifs – aparecendo e desaparecendo de tempos em tempos, assim sabíamos que eles estavam se formando, se desfazendo e se formando novamente”, afirma Zeraati.
Embora ainda tenha muita coisa para se aprender sobre o funcionamento da estrutura i-motif, as descobertas até agora indicam que os i-motifs transitórios geralmente se formam tardiamente no ciclo de vida de uma célula – especificamente na fase chamada “late G1”, quando o DNA está sendo lido ativamente.
O i-motif também tende a aparecer em regiões conhecidas como “promotoras” – áreas do DNA que controlam se os genes são ativados ou desativados – e nos telômeros, marcadores genéticos associados ao envelhecimento.
“Achamos que esse ‘ir e vir’ do i-motif é uma pista para o que eles fazem“, diz Zeraati.
“Parece que eles estão lá para ajudar a ligar ou desligar genes, e para afetar se um gene é lido ativamente ou não.”
Agora que temos a certeza da existência dessa nova estrutura de DNA em células vivas, demandará de nossos pesquisadores descobrir exatamente o que essas estruturas fazem dentro de nossos corpos.
Como explica Zeraati, as respostas serão muito importantes – não apenas para o i-mofit, mas para o A-DNA, Z-DNA, DNA triplex e DNA cruciforme.
“A confirmação desses DNAs alternativos será importante para que as proteínas da célula reconheçam sua sequência cognata do DNA e exerçam suas funções regulatórias“, explica Zeraati ao ScienceAlert.
“Por esse motivo, a formação dessas estruturas pode ser de extrema importância para a célula funcionar normalmente. E qualquer anomalia nessas estruturas pode ter consequências patológicas.”
Os resultados estão relatados na Nature Chemistry.
Texto original em inglês, por PETER DOCKRILL :