20/07/2020 - A molécula mais famosa do mundo - a dupla hélice de DNA - às vezes dobra novamente. Os pesquisadores descobriram pela primeira vez essa forma de fita quádrupla em células humanas saudáveis. O DNA de quatro fitas já foi visto antes em algumas células cancerosas e em experimentos químicos baseados em laboratório, mas esta é a primeira vez que a molécula foi visualizada em células humanas vivas e saudáveis, como uma estrutura estável criada por processos celulares normais.
“Sem dúvida, demonstramos que o DNA de fita quádrupla se forma em células vivas”, diz Marco Di Antonio, do Imperial College London. “Isso nos força a repensar a biologia do DNA.” A molécula de DNA é composta por quatro nucleobases - adenina, citosina, guanina e timina - e pode se configurar de várias maneiras. Ele cria uma estrutura de quatro fios quando quatro bases de guanina formam um quadrado - a guanina é a única base capaz de se ligar a si mesma.
Di Antonio, que conduziu o trabalho na Universidade de Cambridge, e seus colegas foram capazes de visualizar a forma quádrupla dentro do tecido humano, anexando um novo tipo de marcador fluorescente ao DNA em células vivas. Ele diz que a descoberta pode melhorar nossa compreensão de como o material genético divulga suas informações.
“Nós sabemos exatamente o que o DNA faz”, diz Di Antonio, “mas como a célula sabe onde expressar genes e quanta proteína fazer?” Os pesquisadores especulam que a estrutura quádrupla se forma para manter a molécula aberta e facilitar a leitura do código genético e, consequentemente, a produção de proteínas. Também pode influenciar a quantidade de cada proteína produzida.
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Normalmente, essa função é realizada por marcadores epigenéticos - etiquetas químicas no DNA que aumentam ou diminuem a atividade dos genes - e parece que a forma quádrupla do DNA tem papel semelhante. “Existe uma espécie de crosstalk entre a formação do DNA quádruplo e os marcadores epigenéticos”, diz Di Antonio. “A forma quádrupla é uma marca epigenética por si só.”
Zoë Waller, da University of East Anglia, no Reino Unido, afirma que o trabalho aumenta as evidências de que as estruturas quádruplas fazem parte da regulação e função normal do DNA e que nossa visão da dupla hélice do DNA pode estar desatualizada. “Presumimos que este seja o estado normal e nativo do DNA, mas este trabalho é outro exemplo excepcional de evidência crescente de que o DNA não é uma estrutura ou forma fixa”, diz ela.
DNA
A molécula que contém seu código genético único e permite que a própria vida exista. O DNA é o código da vida, o meio pelo qual todo organismo vivo na Terra armazena sua informação genética. Você obtém metade do seu DNA de cada um de seus pais biológicos e passará uma seleção de metade dele para qualquer criança que possa conceber. O DNA, que significa ácido desoxirribonucléico, é enrolado e armazenado como cromossomos no núcleo de cada uma de nossas células. Também temos algum DNA dentro das mitocôndrias que alimentam nossas células, enquanto as plantas têm DNA extra dentro dos cloroplastos que permitem a fotossíntese.
Estrutura de dupla hélice
A descoberta de 1953 da forma do DNA, conhecida como dupla hélice, é creditada principalmente a Francis Crick, James Watson, Rosalind Franklin e Maurice Wilkins. É mais como uma escada em espiral ou uma escada torcida em que cada degrau é um elo entre "bases" correspondentes em seus dois fios. Mas foi o trabalho de muitos pesquisadores ao longo das décadas que se seguiram que determinou para que o DNA codifica, como é lido e como é copiado e transmitido a novas células e às gerações futuras. A ordem das bases químicas do DNA forma o código genético. Eles vêm em quatro tipos: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). As bases sempre se emparelham com o mesmo composto complementar na outra fita de DNA: A com T e C com G.
Três bases em uma linha codificam um aminoácido específico, os blocos básicos de construção das proteínas. A ACT, por exemplo, instrui as células a produzir um aminoácido chamado treonina. Desta forma, cada gene diz à maquinaria da célula como fazer uma vasta gama de proteínas. Há uma grande quantidade de DNA dentro de cada célula humana. Se você esticar, teria quase dois metros de comprimento. Portanto, suas três bilhões de bases, que são mais de 99 por cento iguais às de todas as outras pessoas, precisam ser embaladas ordenadamente. Os fios enrolados de seu DNA são, portanto, organizados em cromossomos. Os humanos geralmente têm 46 desses em cada célula, 23 de cada pai. O número varia em outros animais: as moscas-das-frutas têm apenas oito e a amoreira-preta, 308, por exemplo. O DNA mitocondrial é inteiramente herdado da mãe de um organismo.
O que torna o DNA tão incrível é que ele pode se copiar, o que permite que todos os organismos conhecidos funcionem, cresçam e se reproduzam. Cada fita de DNA na dupla hélice pode servir como modelo para duplicar sua sequência de bases, permitindo que novas células sejam cópias exatas das existentes - embora as mutações ocorram frequentemente como resultado de pequenos erros neste processo.
Teste de DNA
Como o DNA de cada pessoa é único - exceto para gêmeos idênticos - ele pode ser usado para identificar pessoas, e é por isso que os cientistas forenses coletam amostras de sangue, saliva ou cabelo e similares nas cenas do crime. Além de codificar suas características físicas, o DNA também pode revelar alguns de seus riscos para certas condições médicas. Por exemplo, mutações nos genes BRCA1 e BRCA2 aumentam o risco de câncer de mama e de ovário. No entanto, outros fatores como sua dieta e hábitos também afetam o risco, e estamos muito longe de vincular definitivamente a maioria das doenças a genes precisos e de ter testes que indicam de forma conclusiva o seu risco.
Nos últimos anos, serviços domésticos de teste de DNA como 23andMe, Orig3n e FamilyTreeDNA permitiram que as pessoas realizassem "testes de saliva" genéticos, cujos resultados podem dizer mais sobre sua ancestralidade ou sobre os riscos de transmissão de certas doenças genéticas para seus filhos. 23andMe também oferece um teste que avalia o risco genético de uma pessoa para o mal de Alzheimer, Parkinson e doença celíaca e sete outros distúrbios, embora os especialistas expressem preocupação sobre a maneira como os usuários irão interpretar e reagir aos resultados de tais testes. A New Scientist descobriu que muitas empresas que oferecem esses testes vendem dados do usuário para desenvolvedores de medicamentos com fins lucrativos (uma vez que os usuários concordem em participar da pesquisa). Nos últimos anos, uma tecnologia chamada CRISPR nos permitiu editar DNA, dando-nos o potencial de consertar genes que causam doenças e talvez aprimorar as gerações futuras de humanos. Os pesquisadores também estão tentando redirecionar o poder da molécula para fazer computadores bacterianos, redes neurais e robôs. Chris Simms
Hélice de DNA quádrupla descoberta em células humanas
20/01/2013 - Sessenta anos depois de James Watson e Francis Crick estabelecerem que o DNA forma uma dupla hélice, surgiu uma hélice de DNA de fita quádrupla. Hélices quádruplas que entrelaçam quatro, em vez de duas, fitas de DNA foram feitas em laboratório, mas foram consideradas curiosidades, pois não havia evidências de que existissem na natureza. Agora, eles foram identificados em uma série de células cancerosas humanas. Os pacotes de quatro fitas de DNA, chamados de G-quadruplexes, são formados pela interação de quatro bases guaninas que, juntas, formam um quadrado. Eles parecem ser estruturas transitórias e eram mais abundantes quando as células estavam prestes a se dividir. Eles apareceram no núcleo dos cromossomos e também nos telômeros, as tampas das pontas dos cromossomos que os protegem de danos.
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Como as células cancerosas se dividem tão rapidamente e frequentemente apresentam defeitos em seus telômeros, a hélice quádrupla pode ser uma característica exclusiva das células cancerosas. Nesse caso, quaisquer tratamentos direcionados a eles não prejudicarão as células saudáveis.
“Espero que nossa descoberta desafie o dogma de que realmente entendemos a estrutura do DNA porque Watson e Crick a resolveram em 1953”, disse Shankar Balasubramanian, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido.
Marcado com anticorpos
A equipe de Balasubramanian identificou as estruturas de quatro fitas em células cancerosas com a ajuda de um anticorpo que se liga exclusivamente a G quadruplexes. Para impedi-los de se decompor no DNA comum, eles expuseram as células à piridostatina, uma molécula que captura hélices quádruplas onde quer que se formem. Isso permitiu aos pesquisadores contar quantas se formaram em cada estágio de multiplicação celular. Os quadruplexes G eram mais abundantes na “fase S” - quando as células replicam seu DNA pouco antes de se dividirem.
“Espero que também existam em células normais, mas prevejo que haverá diferenças com as células cancerosas”, diz Balasubramanian. Seu palpite é que os quadruplexes G são acionados por mutações genômicas caóticas e reorganizações típicas de células cancerosas ou pré-cancerosas.
“Essa pesquisa destaca ainda mais o potencial para explorar essas estruturas incomuns de DNA para vencer o câncer, e a próxima parte é descobrir como alvejá-las nas células tumorais”, diz Julie Sharp, do Cancer Research UK, que financiou a pesquisa. Outra questão importante que a equipe de Balasubramanian e outras equipes tentarão responder é se os quadruplexes G desempenham um papel no desenvolvimento do embrião e se tal papel é reativado por engano nas células cancerosas. “Pretendemos descobrir se os quádruplos são um incômodo natural ou se existem por design”, diz ele.
Referência do periódico: Nature Chemistry, DOI: 10.1038 / NCHEM.1548
Fonte: https://www.newscientist.com/