p Um grupo especial de proteínas que ajuda a desenrolar o DNA durante a divisão celular desempenha um papel fundamental em manter as células-tronco em seu estado imaturo, de acordo com um novo estudo realizado por pesquisadores da UNC School of Medicine. p O estudo, publicado no jornal online eLife , ilumina a biologia básica das células-tronco, e sugere uma nova alça molecular para controlá-los. As células-tronco têm propriedades regenerativas com potencial para revolucionar a medicina, mas esse potencial ainda está longe de ser realizado porque muito pouco se sabe sobre como essas células funcionam. O estudo também aponta para uma melhor compreensão de como as células cancerosas conseguem sustentar a divisão celular rápida sem desencadear a morte celular.

p "Estudos como este ajudam a explicar a biologia subjacente às células que se dividem rapidamente e podem informar o desenvolvimento de futuras terapias, por exemplo, terapias com células-tronco ou tratamentos contra o câncer, "disse o autor sênior do estudo, Jean Cook, PhD, professor de bioquímica e biofísica da UNC e membro do UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center.

p O estudo se concentrou em um grupo de proteínas chamado complexo de manutenção de minicromossomo (MCM), conhecido por ser um fator crucial na divisão celular. Uma célula se prepara para o processo de divisão em parte carregando complexos MCM em seus cromossomos. Esses complexos são necessários para desenrolar adequadamente o DNA cromossômico durante a divisão celular, de modo que dois novos conjuntos de cromossomos - um para cada célula filha - possam ser formados a partir do conjunto original.

p "Se o carregamento MCM não for concluído com sucesso antes da divisão celular, haverá o risco de grandes mutações de DNA e morte para as células-filhas resultantes, "disse o primeiro autor do estudo, Jacob Matson, um candidato a doutorado no laboratório Cook que realizou a maioria dos experimentos ao longo de três anos.

p Apesar da importância do carregamento do MCM, os tipos de células variam muito no tempo que precisam para se preparar para a divisão celular. Células-tronco, por exemplo, passam por essa fase preparatória - conhecida como fase G1 do ciclo celular - em uma pequena fração do tempo gasto pelos mais maduros, células "diferenciadas", tal como, dizer, células da pele ou células do músculo cardíaco. É um mistério como as células-tronco conseguem fazer a transição rápida através da fase G1 sem correr o risco de carregamento MCM incompleto e danos ao DNA resultantes.

p Uma possibilidade é que as células-tronco de alguma forma mantenham maiores taxas de carregamento de MCM, para que eles possam realizar o carregamento necessário dentro de suas janelas G1 mais curtas. Investigar, os pesquisadores usaram um ensaio sensível que desenvolveram para medir a velocidade de carregamento de MCM. Eles descobriram que as células-tronco realmente carregam complexos MCM muito mais rapidamente do que amadurecem, células diferenciadas. Na verdade, forçar quimicamente essas células-tronco a se diferenciarem em células mais maduras diminuiu significativamente as taxas de carregamento de MCM das células em maturação.

p O acoplamento do carregamento MCM e da diferenciação celular também funcionou na outra direção.

p "A indução de carregamento mais lento de MCM nas células-tronco fez com que elas se diferenciassem mais rapidamente, "Matson disse.

p Os resultados sugerem que a taxa de carregamento MCM é um fator importante no desenvolvimento celular, e esse carregamento rápido de MCM em particular é algo que as células-tronco fazem para se manterem nos imaturos, estado da célula-tronco.

p As descobertas também sugerem que induzir o carregamento rápido de MCM em células mais maduras pode ajudar a transformá-las novamente em células-tronco. A "reprogramação" de células comuns em células-tronco - conhecidas como células-tronco pluripotentes induzidas - agora é feita rotineiramente em laboratórios ao redor do mundo e é vista como uma potencial futura fonte de células-tronco para terapias. Mas os métodos padrão usados ​​para essa reprogramação não são tão eficientes quanto os pesquisadores gostariam.

p "Possivelmente, acelerar artificialmente o carregamento de MCM tornaria este processo de reprogramação mais eficiente, "Cook disse.

p Ela e seus colegas agora estão tentando entender melhor os mecanismos biológicos pelos quais as células movem suas taxas de carregamento de MCM para cima ou para baixo.

p Os pesquisadores da UNC também estão estudando o papel das taxas de carregamento de MCM nos cânceres. Por exemplo, algumas células cancerosas são altamente propensas a erros de DNA durante a divisão. Cook e seus colegas suspeitam que, em alguns casos, essa "instabilidade genômica" surge da falha das células em aumentar suas taxas de carregamento de MCM à medida que sua divisão celular se acelera.

p Outras células cancerosas, particularmente aqueles com propriedades semelhantes a caules, podem ter sucesso em aumentar suas taxas de carregamento de MCM para se manterem viáveis. Se então, drogas que reduzem a taxa de carregamento de MCM podem forçar esses cânceres a um crescimento mais lento, estado menos maligno, ou mesmo matá-los, tornando-os vulneráveis ​​a danos excessivos ao DNA durante a divisão celular.

p Cook adicionado, "Suspeitamos que o carregamento rápido de MCM é um aspecto importante de como as células cancerosas conseguem crescer rapidamente sem danificar excessivamente seu DNA. É um alvo que vale a pena perseguir."