Imagens inéditas mostram que DNA tem estrutura flexível

Descoberta poderá ajudar no desenvolvimento de tratamentos genéticos mais eficazes

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postado em 09/08/2017 06:00 / atualizado em 08/08/2017 23:34

A maioria das células no nosso corpo tem uma cópia de toda a informação genética que nos define. Da cor do cabelo e dos olhos até doenças hereditárias, todas essas características ficam guardadas em moléculas de DNA que, se esticadas, podem ter até 2m de comprimento cada uma. Uma das grandes questões da biologia é como uma estrutura tão grande pode caber no núcleo de uma célula, um espaço com apenas um milésimo de milímetro de diâmetro. Afinal, essa organização pode influenciar uma série de fatores biológicos, desde a ativação — ou não — de determinados genes até a forma como a informação genética é passada de pais para filhos.

 

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Usando uma nova técnica, pesquisadores da Universidade da Califórnia, San Diego, e do Instituto Salk para Pesquisas Biológicas, também da Califórnia, conseguiram registrar, pela primeira vez, a estrutura 3D de uma molécula de DNA dentro do núcleo de uma célula viva. Os pesquisadores utilizaram um pigmento capaz de cobrir a superfície do DNA com uma substância metálica, que pode ser capturada com técnicas avançadas de microscopia. A imagem obtida mostra em detalhes a estrutura da cromatina, uma das formas de organização da molécula.

Segundo o estudo, o DNA se organiza como um fio semiflexível de cromatina com entre 5 e 24 nanômetros de diâmetro, que se dobra e comprime com densidades variadas dentro do núcleo. A descoberta, detalhada recentemente na revista Science, vai contra as teorias vigentes de que o DNA se organiza em estruturas de alta ordem, com cromatina formando fibras de até 130 nanômetros, e também abre a possibilidade de desenvolvimento de tratamentos à base de intervenção genética mais eficaz.

“O conjunto recém-observado e diverso de estruturas mostra um genoma humano mais flexível, que pode se dobrar em vários níveis”, disse o autor sênior da pesquisa, Clodagh O’Shea. “Isso explica como variações nas sequências e interações no DNA podem resultar em estruturas diferentes, que afinam muito bem a atividade dos genes para controlar precisamente suas expressões”, complementou.

Hélice ilustrativa

A molécula de DNA é formada pela clássica estrutura em forma de hélice, mas essa é somente sua organização mais básica. Essa hélice dupla, como é chamada, envolve conjuntos de proteína e forma estruturas chamadas nucleossomos, com cerca de 11 nanômetros de diâmetro. O conjunto do DNA com esses nucleossomos é chamado de cromatina.

Em teoria, a cromatina se enrola para formar fibras com diâmetros cada vez maiores até formar o cromossomo. Porém, essas estruturas só foram vistas em amostras retiradas das células e duramente processadas, de forma que esse modelo teórico da cromatina ainda não foi verificado sem essas intervenções.

“Os modelos do cromossomo em livros didáticos são ilustrações por um motivo: a cromatina que foi extraída do núcleo e sujeita a processamento dentro de tubos de ensaio pode não parecer com a cromatina em uma célula intacta, então, é tremendamente importante observá-la in vitro”, disse, em comunicado, Horng Ou, primeiro autor do estudo.

Estado natural

Para observar o DNA em seu estado natural, os pesquisadores encontraram uma substância capaz de cobrir a cromatina e permitir que sua estrutura tridimensional fosse capturada dentro de uma célula viva. Eles criaram a técnica ChromEMT, que mistura esse pigmento e uma tomografia feita em microscópio eletrônico e a usaram para observar o DNA em células em descanso e em células em processo de mitose (divisão celular). Nas amostras, não foi detectado sinal das fibras e estruturas teóricas na cromatina.

Segundo os cientistas, como o DNA se organiza como uma fita de cromatina com entre 5 e 24 nanômetros de diâmetro,  a densidade da compressão dessa fita, e não uma estrutura especial, é que determina quais áreas do genoma estarão ativas. Além de poder mudar as definições da estrutura do DNA, os resultados sugerem que controlar o acesso à cromatina pode ser uma boa estratégia para prevenir e tratar doenças como o câncer.

“Agora está claro que as funções biológicas e a atividade do nosso genoma não são determinadas unicamente pela informação sequencial do DNA”, afirmou Clodagh O’Shea. “É por isso que o seu DNA não é o seu destino. A estrutura determina a função. Agora que temos uma imagem mais clara da estrutura e da organização tridimensional do DNA no núcleo da célula, podemos pensar na criação de fármacos epigenéticos que farão com que uma célula cancerígena ‘lembre’ como é ser normal novamente”, ilustrou o pesquisador.

* Estagiário sob a supervisão de Carmen Souza
Tags: flexível dna
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