O movimento bidirecional impulsiona a formação do loop de DNA

O movimento bidirecional impulsiona a formação do loop de DNA

Cientistas de Delft, Viena e Lausanne descobriram que as máquinas proteicas que moldam o nosso ADN podem mudar de direção. Até agora, os investigadores acreditavam que estes chamados motores SMC, que fazem voltas no ADN, só podiam mover-se numa direção. A descoberta, que será publicada emcélulaé a chave para entender como esses motores moldam nosso genoma e regulam nossos genes.

Conecte o DNA

“Às vezes, uma célula precisa mudar rapidamente quais genes devem ser expressos e quais devem ser desligados, por exemplo, em resposta a comida, álcool ou calor. Para desligar os genes, as células usam motores de manutenção estrutural dos cromossomos (SMC), que se comportam como interruptores para conectar diferentes partes do DNA”, explica o primeiro autor Roman Barth.

No entanto, as máquinas SMC não sabem quais peças conectar. Eles simplesmente carregam em algum lugar do DNA e começam a fazer um loop até chegar a um ponto em que são forçados a parar. Portanto, eles dependem fortemente da capacidade de explorar ambos os lados do DNA para encontrar os sinais de parada corretos. “

Roman Barth, Universidade de Tecnologia de Delft

Caixa de velocidades

Os biofísicos tecnológicos da Universidade de Tecnologia de Delft descobriram agora que os motores SMC podem mudar de direção, ao contrário do que se pensava ser possível. "Nossos experimentos mostram que os SMCs puxam momentaneamente o DNA de um lado e depois mudam de direção para puxar o DNA do lado oposto. Dessa forma, com o tempo, eles podem puxar o DNA de ambos os lados em um loop. Descobrimos que isso é verdade para todos tipos de motores SMC, dos quais existem muitos, "diz o professor Cees Dekker de Delft, que supervisionou a pesquisa. “Você pode fazer isso com uma comparação de marchas em um carro: uma alavanca de câmbio manual permite que você faça o carro se mover para frente ou para trás. Nós até identificamos a “alavanca de câmbio”, a subunidade de proteína NIPBL, na proteína do motor coesina SMC.”

Nanotecnologia impressionante

Para descobrir a engrenagem reversa dos motores SMC, os pesquisadores usaram um microscópio caseiro avançado para examinar proteínas individuais em moléculas individuais de DNA. Isso por si só é um feito impressionante, como explica Barth: "Uma única célula contém milhões de proteínas e o corpo humano é composto por triliões de células. Retirar algumas proteínas e ser capaz de observá-las individualmente é um feito da nanotecnologia que envolve imagens numa escala de nanómetros - 100.000 mais pequenas do que a largura de um fio de cabelo humano."

Doenças neurodegenerativas

“Uma vez que entendamos como os motores moleculares SMC moldam o DNA, poderemos perguntar o que acontece de errado em doenças como o câncer e as doenças neurogenerativas, e especialmente como isso pode ser corrigido”, diz Barth. “As doenças neurogenerativas, por exemplo, podem ser o resultado de genes desregulados nas células do embrião nos estágios iniciais da gravidez.”

Ciência em ação

O estudo finalmente resolve a confusão na comunidade científica sobre várias teorias conflitantes sobre como funcionam os SMCs. As primeiras pesquisas sugeriam que as SMCs só podiam se mover estritamente em uma direção, enquanto outras pesquisas sugeriam que elas atraíam DNA de ambos os lados simultaneamente. A descoberta resolve essas controvérsias. Barth: Depois de encontrar pontos em comum entre os motores SMC, ajuda a focar e otimizar o campo de pesquisa SMC. Não precisamos mais procurar um novo mecanismo para cada proteína SMC individual. Também acelerará o campo em direção à ciência aplicada. I. Fico feliz que este conhecimento esteja entrando nas empresas farmacêuticas, nos hospitais e, eventualmente, nos consultórios médicos. “

Fontes: