“Amarre-os como um sinal em sua mão e deixe-os servir como um símbolo em sua testa.” Deuteronômio 6: 8 (The Israel BibleTM)
Cada uma das células em nossos corpos contém DNA, que dita as instruções necessárias para que os seres vivos se desenvolvam e funcionem. Incrivelmente, um total de dois metros de DNA é empacotado no núcleo de cada célula minúscula, que tem apenas dezenas de mícrons de tamanho. Isso é possível embalar o DNA em uma estrutura compacta chamada cromatina.
O nível básico de organização da cromatina é fornecido pelo envolvimento do DNA em torno de proteínas chamadas histonas em uma estrutura semelhante a um carretel que lembra contas em um cordão. Em seguida, estruturas mais complexas chamadas cromatossomas são formadas com a ajuda de uma histona especial conhecida como histona ligante que conecta as cordas.
Mas os cientistas não sabem muito sobre a estrutura e dinâmica dos cromatossomas, deixando as questões mais básicas de como eles se ligam ao DNA.
Agora, pesquisadores da Faculdade de Biologia do Instituto de Tecnologia Technion-Israel em Haifa usaram “pinças a laser” para fazer isso. Seu estudo, recém-publicado na revista Molecular Cell sob o título “Estendido e dinâmico linker histona-DNA interações controle de compactação cromatossoma,” foi conduzido pelo Dr. Sergei Rudnizky sob a supervisão dos Profs. Ariel Kaplan e hilippa Melamed.
O empacotamento do genoma é essencial para que ele se encaixe na célula, mas também reduz a acessibilidade às máquinas celulares que leem o DNA e transcrevem os genes. Portanto, o empacotamento distinto em um determinado gene terá um grande impacto em sua expressão de maneiras que estão apenas começando a ser desvendadas.
Em particular, as histonas de ligação são conhecidas por desempenhar um papel fundamental nesta organização do genoma – e seu mau funcionamento pode levar a doenças graves, incluindo câncer e autismo.
A falta de compreensão desses processos cruciais decorre da natureza dinâmica das histonas ligantes, o que torna um desafio investigá-las usando métodos convencionais baseados na amostragem de um grande número de moléculas simultaneamente.
O laboratório de Kaplan desenvolveu um método único baseado em “pinças ópticas” – uma abordagem que permite aos pesquisadores capturar moléculas de cromatina individuais e exercer forças sobre elas com a ajuda de um feixe de laser focado.
Nesses experimentos, uma fita de DNA é lentamente separada de sua fita complementar de maneira semelhante a um zíper sendo aberto, através de toda a estrutura de um cromatossoma. O princípio da medição é simples – nos pontos onde uma histona faz contato com o DNA, mesmo da forma mais fraca, o zíper emperra e mais força precisa ser aplicada para superar o contato histona-DNA e avançar para a estrutura.
Usando essa abordagem, a equipe descobriu que os contatos entre as histonas e o DNA são muito mais extensos do que se conhecia anteriormente e que os cromatossomas são, de fato, muito maiores do que se pensava. Eles também encontraram uma flexibilidade surpreendente na estrutura das histonas de ligação, já que existem duas formas diferentes de cromatossomas – uma simétrica e compacta e a segunda assimétrica e mais relaxada.
Surpreendentemente, a transição entre essas formas em uma molécula individual pode ser controlada externamente pela própria máquina de transcrição. Isso sugere que a célula usa a transição entre as formas estáveis e instáveis de um cromatossoma para regular o acesso ao DNA de maneira controlada. Dado o papel fundamental desempenhado pelos cromatossomas na manutenção da expressão adequada de nosso genoma, essas descobertas adicionam uma camada importante para a nossa compreensão do papel da arquitetura da cromatina na saúde e na doença.
Publicado em 07/07/2021 09h36
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