Novo modelo pode fornecer pistas sobre doenças relacionadas ao empacotamento cromossômico

Jul 03, 2023

O modelo quantitativo mais preciso para a compreensão do papel da condensina durante a divisão celular também é visualmente impressionante.

Uma equipe de cientistas da UT Austin desenvolveu o modelo quantitativo mais preciso até agora, simulando como os cromossomos em nossas células são empacotados antes que as células se dividam, uma ferramenta que eles disseram que poderia levar a novos insights sobre as causas de doenças e possíveis tratamentos.

Seu artigo foi publicado na revista Cell Reports.

A condensação é uma máquina molecular envolvida no empacotamento e desempacotamento dos cromossomos. Quando funcionando corretamente, desempenha um papel importante no desenvolvimento inicial de qualquer ser vivo. Algumas mutações, no entanto, podem levar a várias formas de câncer, mais comumente linfoma de células T.

“Este é o primeiro estudo teórico de como as condensinas dobram os cromossomos mitóticos que concordam com todos os dados experimentais disponíveis”, disse Atreya Dey, autor principal e Ph.D. estudante do laboratório do químico Dave Thirumalai, referindo-se à forma compacta dos cromossomos que estão prontos para a divisão celular. “Esperamos que estas descobertas inspirem os experimentalistas a testar as nossas previsões.”

Pesquisas anteriores determinaram o envolvimento da condensina na estrutura cromossômica durante a divisão celular. Em 2021, o laboratório Thirumalai aprendeu como uma única proteína condensina funciona para dobrar uma pequena parte do genoma. Mas o quadro completo da contribuição da condensina para a divisão celular não foi totalmente compreendido, o que aponta para o valor do novo modelo.

A familiar hélice de DNA em um cromossomo descompactado parece uma escada que gira em uma direção. No novo modelo, quando um cromossomo é compactado, há muitos lugares onde a hélice inverte a direção, como dobras em um fio telefônico antigo. Essas chamadas perversões aleatórias da hélice são tão abundantes em um cromossomo compactado que a hélice não é mais discernível. O novo modelo sugere que uma forma de condensina forma mais dessas dobras do que uma segunda forma, uma previsão que pode ser testada em experimentos futuros.

Experimentos anteriores mostraram que a condensina enrola-se no cromossomo, comprimindo seções em milhares de voltas, fazendo com que o cromossomo se parecesse menos com um macarrão longo e reto e mais com uma densa bola de espaguete. O novo modelo adiciona mais detalhes para testes futuros: descobriu-se que a taxa desse processo de loop era mais lenta no início e aumentava à medida que os cromossomos se alinhavam no centro da célula antes de serem separados em cada uma das duas células-filhas. Também encontra uma diferença nos tamanhos dos loops produzidos por duas versões diferentes da condensina, com a versão conhecida como condensina II gerando loops seis vezes maiores que os da condensina I.

Tudo isto é importante porque a compreensão do comportamento da condensina pode fornecer conhecimentos que um dia se revelarão importantes para o desenvolvimento de tecnologia preventiva ou terapêutica e de medicamentos contra doenças, como o cancro ou a síndrome de Down.

“Não é apenas visualmente inspirador ver realmente a molécula com a qual estamos trabalhando, mas também é necessário comparar a teoria com dados experimentais”, disse Dey.

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