Pesquisadores do St. Jude Children’s Research Hospital, nos Estados Unidos, desvendaram o mecanismo pelo qual as células conseguem identificar e silenciar os chamados genes saltadores. Sequências de DNA capazes de se autoreplicar e pular para diferentes regiões do genoma, representam uma ameaça à estabilidade celular. O estudo, publicado na revista científica Nature Communications, revela que as células utilizam dois sistemas de defesa complementares para neutralizar esses elementos invasores: a interferência de RNA e a compactação do DNA em heterocromatina.
Os transposons, como são tecnicamente conhecidos esses genes saltadores, podem se multiplicar descontroladamente e ocupar grandes porções do genoma se não forem contidos. Isso compromete o crescimento celular e altera a expressão gênica normal. Liderada pelo Dr. Mario Halic, do Departamento de Biologia Estrutural da instituição, a equipe demonstrou que o reconhecimento desses invasores não depende de suas sequências específicas, mas sim da detecção de padrões anormais de RNA produzidos quando os transposons se inserem no genome da célula.
Segundo apontou o portal Phys.org, os experimentos foram conduzidos em leveduras de fissão, organismo modelo que permitiu aos cientistas introduzir um transposon invasor e rastrear seus saltos para diferentes locais do genoma. Em seguida, eles sequenciaram esses locais e mediram tanto o número de cópias do DNA invasor quanto os níveis de RNA produzidos, avaliando a eficiência do silenciamento em cada caso.
O primeiro mecanismo de defesa identificado é a interferência de RNA, que age destruindo o RNA mensageiro dos genes invasores antes que possam ser traduzidos em proteínas. Já o segundo sistema utiliza a heterocromatina, uma forma extremamente condensada de DNA que bloqueia fisicamente o acesso dos fatores de transcrição, impedindo que os genes saltadores sejam ativados e continuem sua propagação pelo genoma da célula.
Uma descoberta que surpreendeu os pesquisadores foi que esse sistema de defesa não se limita aos transposons. Qualquer DNA invasor que produza RNA suficiente para perturbar os padrões celulares normais pode ser detectado e silenciado pelos mesmos mecanismos. A coautora do estudo, Dra. Yinxia Yan, do Departamento de Biologia Estrutural, destacou que essa capacidade torna o sistema de defesa celular muito mais inteligente do que se imaginava, ampliando as possibilidades de proteção genômica.
O reconhecimento do invasor depende de dois fatores principais: o local onde o transposon se insere no genoma e o número de cópias que ele consegue gerar. Células que inicialmente produziam mais RNA a partir do DNA invasor mostraram-se mais eficientes em detectá-lo e silenciá-lo. Embora essa estratégia envolva riscos consideráveis para o organismo, o Dr. Halic descreveu o mecanismo como um sistema de alto risco e alta recompensa.
A heterocromatina, embora eficaz no silenciamento, tem a tendência de se espalhar para regiões vizinhas do genoma, podendo desativar não apenas o transposon, mas também genes benéficos que estejam próximos. As células de levedura que usam essa via de defesa crescem mais lentamente no início, o que representa uma desvantagem adaptativa imediata, mas que se torna extremamente vantajosa caso os transposons consigam proliferar descontroladamente nas gerações seguintes.
Os cientistas acreditam que organismos superiores, incluindo humanos, provavelmente possuem sistemas de defesa semelhantes, especialmente nas células da linhagem germinativa — espermatozoides e óvulos. Essas células são particularmente vulneráveis à disrupção causada por transposons. Uma defesa forte nessas células é essencial para evitar que um transposon
Leia mais sobre o assunto na phys.org.
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