Impressão artística da estrutura do DNA do motivo i dentro das células, junto com a ferramenta baseada em anticorpos usada para detectá-lo. Chris Hammang Cerca de 65 anos atrás, James D. Watson e Francis H.C. Crick fez uma descoberta reveladora. "Encontramos o segredo da vida!" Crick deixou escapar em um pub, Watson diria mais tarde, depois que o par mapeou a famosa estrutura de dupla hélice do DNA.
Agora, os cientistas descobriram que o "segredo da vida" - o DNA - hospeda outro tipo de estrutura. Além da espiral de fita dupla, um emaranhado de quatro fios, conhecido como um motivo i, foi demonstrado que existe em todo o nosso material genético. Sua detecção em células humanas sugere que ocorre naturalmente e pode ter um papel biológico que poderia ser direcionado para o tratamento de doenças como o câncer.
"As pessoas já haviam mostrado que você pode formar essas estruturas i-motif no tubo de ensaio usando técnicas de laboratório, "diz Daniel Cristo, chefe de terapia de anticorpos no Garvan Institute of Medical Research na Austrália e co-autor de um estudo sobre as estruturas do DNA publicado em 23 de abril na Nature Chemistry. "Mas o que foi notável foi a validação de que essas estruturas realmente existem em células humanas vivas. Isso é o que mostramos agora e significa que existem estruturas de DNA totalmente diferentes em nossas células."
No novo estudo, Cristo e seus colegas do Garvan Institute, Mahdi Zeraati e Marcel Dinger, desenvolveram um fragmento de anticorpo que busca especificamente e se liga a motivos i. O anticorpo foi equipado com um marcador biológico que brilha sob luz fluorescente. Por aqui, a equipe foi capaz de mapear onde os motivos i estavam localizados, identificando marcadores fluorescentes nos núcleos das células.
O método, Cristo diz, realmente "move a barra" no avanço de nossa compreensão dos motivos i, uma vez que saber onde eles ocorrem pode fornecer pistas sobre o que eles podem estar fazendo. O DNA humano representa uma maravilha em embalagens engenhosas. Se o DNA de uma célula fosse esticado, ele se estenderia por cerca de seis pés e meio (cerca de 2 metros). A necessidade de amontoar 3 bilhões de pares de bases em um espaço de apenas 6 mícrons (0,0002 polegadas) significa que o material genético é organizado e dobrado em padrões intrincados.
Uma ilustração de um motivo i embutido em uma fita de DNA. Mahdi Zeraati Dentro desta embalagem intrincada, a estrutura de dupla hélice domina, mas, Cristo diz que sua equipe descobriu que estruturas i-motif são "bastante comuns". Embora eles ainda não possam estimar o número real de motivos i no DNA, eles provavelmente chegam a dez, 000s em cada genoma, Dinger disse em um e-mail. Eles também são "dinâmicos, "o que significa que eles podem se dobrar e desdobrar, dependendo das condições.
As estruturas são compostas principalmente de citosinas, uma das quatro bases principais encontradas no DNA (e RNA), junto com a adenina, guanina e timina. Normalmente as citosinas se ligam às guaninas na estrutura de dupla hélice do DNA, mas em i-motivos, as citosinas ligam-se umas às outras para formar uma ramificação da dupla hélice.
As estruturas peculiares também parecem favorecer as condições ácidas. Estes são os tipos de condições em que os motivos i foram detectados anteriormente durante experimentos de laboratório na década de 1990, e as pesquisas mais recentes descobriram que a prevalência das estruturas aumenta dentro da célula humana quando o ambiente se torna mais ácido.
Então, por que as estruturas existem? Os cientistas ainda não têm certeza, mas alguns fatores sugerem que eles podem desempenhar um papel na regulação da produção de genes. Uma razão é que os motivos i ocorrem principalmente "a montante" de onde os genes são feitos na estrutura do DNA, de acordo com Randy Wadkins, um professor de química e bioquímica da Universidade do Mississippi que não estava envolvido no estudo.
"Temos cerca de 30, 000 genes no genoma humano, mas eles não são produzidos o tempo todo - não é um processo contínuo, "Wadkins explica." Estes podem ser mecanismos que operam como um mostrador no início da formação do gene que determinam se você produz um pouco ou muito desse gene. Os motivos i geralmente estão localizados em lugares onde mostradores como este estariam. "
O laboratório de Wadkins tem investigado o possível papel dos motivos i no câncer. O problema com as células cancerosas é que elas se reproduzem rapidamente e seu crescimento não é controlado. Se a estrutura do motivo i desempenha um papel na regulação de genes que sinalizam o crescimento de um tumor, então, pode oferecer um alvo para futuras terapias para deter a disseminação do câncer.
"Se você pudesse encontrar uma pequena molécula que interage apenas com o motivo i, então você pode regular a formação de, dizer, células tumorais, "Wadkins diz, acrescentando que, por enquanto, isso é apenas especulação.
O próximo passo imediato será confirmar as descobertas da equipe australiana e, em seguida, aprofundar-se nas especificações e funções dessas novas estruturas de DNA. Como diz Dinger, os cientistas estão apenas começando a compreender todas as formas e funções do DNA humano.
"Só podemos interpretar cerca de 2 por cento do genoma humano, "diz Dinger." A função da maior parte dele permanece um mistério - a descoberta do motivo i adiciona uma nova lente através da qual podemos olhar para o genoma e entender como ele funciona. "
Agora isso é interessanteJames Watson, Frances Crick e Maurice Wilkins receberam o Prêmio Nobel em 1962 por seu trabalho na descoberta do modelo de dupla hélice do DNA. Relatos posteriores detalham como Wilkins havia mostrado a Watson um retrato cristalográfico crítico de DNA capturado por outro pesquisador de DNA (uma mulher), Rosalind Franklin, pouco antes de Watson e Crick finalizarem sua teoria sobre a estrutura do DNA. Em 1956, Rosalind Franklin adoeceu com câncer e morreu menos de dois anos depois. Um debate sobre se Franklin recebeu o devido crédito por sua contribuição para a descoberta continua.
