Estudo revela como jumping genes infiltram DNA na divisão celular

Nova York e Munique — InkDesign News — Uma pesquisa recente revela o mecanismo pelo qual os elementos genéticos conhecidos como LINE-1, ou “genes saltadores”, conseguem invadir o núcleo das células humanas durante a divisão celular para se replicar, ilustrando um processo que contribui tanto para a evolução do genoma quanto para doenças como câncer e distúrbios neurológicos.

Contexto da descoberta

Os vírus utilizam a maquinaria genética das células humanas para se replicar, deixando para trás fragmentos no genoma. Entre esses fragmentos estão os elementos transponíveis, sequências genéticas muito simples que também usam a célula hospedeira para se multiplicar. Diferentemente da maioria que é silenciada, o LINE-1 permanece ativo e pode se mover dentro do genoma. Este elemento, que se comporta como o retrovírus HIV, é copiado em RNA antes de ser revertido em DNA e reinserido em outra posição do genoma, acumulando cerca de 20% do material genético humano em suas cerca de 500 mil repetições.

Esse comportamento retrotransposon contribui para a evolução do genoma, porém também pode causar doenças neurológicas, câncer e acelerar o envelhecimento ao inserir-se aleatoriamente em genes essenciais ou provocar respostas imunes inflamatórias.

Métodos e resultados

O estudo, conduzido por cientistas da NYU Langone Health, EUA, e do Centro de Genética de Munique (LMU), Alemanha, publicado em Science Advances, descobriu que o LINE-1 consegue se ligar ao DNA durante os breves momentos em que o núcleo celular se desintegra na divisão celular.

LINE-1 RNA forma aglomerados com a proteína codificada ORF1p, que se liga ao RNA, DNA e a si mesma em multímeros, criando condensados que permitem a fixação ao DNA quando em alta concentração. Esses condensados envolvem o RNA LINE-1, aumentando os locais de ligação ao DNA e permitindo sua entrada no núcleo após a mitose.

“Nosso estudo fornece uma compreensão crucial de como um elemento genético que compõe grande parte do DNA humano consegue invadir o núcleo para se copiar.”
(“Our study provides crucial insight into how a genetic element that has come to make up a large part of human DNA can successfully invade the nucleus to copy itself.”)

— Liam J. Holt, Associado em Bioquímica e Farmacologia Molecular, NYU Grossman School of Medicine

Os condensados funcionarão como um veículo para aproximar o RNA dos sítios preferenciais de inserção, ricos em adenina e timina, enquanto também evitam mecanismos celulares que bloqueiam a entrada de grandes partículas na mitose, protegendo assim o elemento.

Implicações e próximos passos

“A habilidade dos condensados LINE-1 de se ligar ao DNA surge somente quando a proporção de ORF1p para RNA é alta o suficiente, e pretendemos investigar se outros condensados exibem mudanças funcionais conforme suas componentes variam.”
(“LINE-1 condensates have a remarkable feature in that their DNA binding ability emerges only when the ratio of ORF1p copies to RNA is high enough in the condensates. Moving forward, we will be looking to see if other condensates undergo functional changes as the ratios between their components change.”)

— Liam J. Holt, NYU Langone Health

Essa compreensão detalhada do processo de inserção do LINE-1 lança bases para o desenvolvimento de terapias futuras que possam inibir sua replicação, reduzindo impactos negativos ligados a doenças e inflamações causadas pela atividade desses “genes saltadores”. Além disso, abre caminho para o estudo de condensados em outras áreas da biologia celular.

Fonte: (Phys.org – Ciência & Descobertas)