DNA está em constante movimento, e isso pode explicar o câncer

Neurônios derivados de células iPS humanas demonstraram que a estrutura 3D dinâmica do genoma influencia a identidade de cada célula.
[Imagem: Salk Institute]

DNA mutável

Ao tentar entender como as moléculas de DNA empacotam tantos dados - o suficiente para construir o corpo humano inteiro - em unidades tão pequenas, os cientistas tiveram uma surpresa.

Em vez de ser fixa, como se imaginava, a organização tridimensional do genoma não é fixa, é dinâmica, estando em constante mudança.

Ao estudar diferentes tipos de células humanas, os pesquisadores descobriram que o DNA se desdobra e se redobra repetidamente em velocidades variáveis ao longo do genoma, afetando diretamente a forma como os genes são ativados ou desativados.

"O que é mais interessante é que esse dobramento não acontece apenas uma vez e o genoma permanece estático - ele parece estar constantemente se desdobrando e redobrando. Nosso estudo nos dá uma ideia melhor de onde e com que frequência o genoma faz isso, o que, em última análise, contribui para nossa compreensão dessas máquinas moleculares e, por sua vez, do que pode estar acontecendo quando elas apresentam disfunções durante cânceres ou distúrbios do desenvolvimento," explicou o professor Jesse Dixon, do Instituto Salk de Estudos Biológicos (EUA).

Ao revelar que a estrutura tridimensional do genoma desempenha um papel fundamental na atividade gênica, esta descoberta ajuda a conectar a organização do DNA a doenças, abrindo caminho para futuros tratamentos voltados à correção de padrões de dobramento prejudiciais em condições como câncer e distúrbios do desenvolvimento.

Identidade celular

Para entender como essas mudanças estruturais afetam diferentes tipos de células, a equipe estudou células cardíacas e neurônios criados a partir de células-tronco pluripotentes induzidas humanas (iPSCs). Eles descobriram que o dobramento dinâmico do DNA é especialmente importante em regiões ligadas à função específica de cada célula: Genes essenciais para a função cardíaca se comportam dessa maneira em células cardíacas, enquanto genes relacionados a neurônios fazem o mesmo em células cerebrais.

Isso indica que a constante remodelação do DNA ajuda as células a manterem sua identidade. Em outras palavras, o movimento do genoma pode ajudar cada célula a permanecer fiel à sua função, ajudando-a a lembrar-se de sua identidade.

Os pesquisadores acreditam que a formação repetida de alças de DNA pode reforçar esses padrões genéticos que definem a identidade celular, conectando repetidamente regiões importantes e fortalecendo sua atividade.

"Essas maquinarias de dobramento do genoma controlam rigorosamente a identidade celular em cada célula, então faz muito sentido que, quando vemos mutações nelas, surjam essas síndromes como a síndrome de Cornelia de Lange, que afetam diferentes partes do corpo de maneiras distintas," disse Dixon. "E o câncer está potencialmente explorando esse mesmo princípio, alterando onde, no genoma, essas dinâmicas são mais importantes para manipular a identidade celular e estimular o crescimento descontrolado."

A síndrome de Cornelia de Lange é uma alteração genética rara e complexa que afeta o desenvolvimento físico e cognitivo de forma multissistêmica. Presente desde o nascimento, ela ocorre em aproximadamente 1 a cada 10.000 a 30.000 nascidos vivos, que compartilham traços faciais específicos, incluindo cílios longos, nariz pequeno e arrebitado mãos e pés pequenos e baixa estatura.