Em um estudo do laboratório do membro do Instituto Whitehead, David Bartel, os pesquisadores identificaram sequências genéticas que podem levar à degradação de reguladores celulares chamados microRNAs na mosca da fruta Drosophila melanogaster. As descobertas foram publicadas em 22 de setembro na revista Molecular Cell .
"Este é um estudo empolgante que abre caminho para uma compreensão mais profunda da via de degradação do microRNA", diz Bartel, que também é professor de biologia no Massachusetts Institute of Technology e investigador do Howard Hughes Medical Institute. "Encontrar essas sequências de 'gatilho' nos permitirá investigar com mais precisão o funcionamento desse caminho no laboratório, o que provavelmente é crítico para as moscas - e possivelmente outras espécies - sobreviverem até a idade adulta".

Para produzir novas proteínas, as células transcrevem seu DNA em RNAs mensageiros (ou mRNAs), que fornecem as informações necessárias para produzir as proteínas. Quando um determinado mRNA cumpriu seu propósito, ele é degradado. O processo de degradação é muitas vezes liderado por pequenas sequências de RNA chamadas microRNAs.

Em trabalhos anteriores, os pesquisadores mostraram que certos transcritos de mRNA ou RNA não codificante, em vez de serem degradados por microRNAs, podem virar a mesa sobre os microRNAs e levar à sua destruição através de um caminho chamado degradação de microRNA direcionado ao alvo, ou TDMD. "Esse caminho leva a uma rápida renovação de certos microRNAs dentro da célula", diz a ex-estudante de pós-graduação do Bartel Lab, Elena Kingston.

Kingston queria entender melhor as funções da via TDMD nas células. "Eu queria chegar ao 'porquê'", disse ela. "Por que os microRNAs são regulados dessa maneira e por que isso importa em um organismo?"

Trabalhos anteriores sobre a via TDMD foram conduzidos principalmente em células cultivadas. Para o novo estudo, os pesquisadores decidiram usar a mosca da fruta Drosophila melanogaster. Um modelo de mosca poderia fornecer mais informações sobre como o caminho funcionava em um organismo vivo – incluindo se tinha ou não um efeito na aptidão do organismo ou se era essencial para a sobrevivência.

Os pesquisadores criaram um modelo para estudar TDMD usando moscas com mutações em um gene essencial da via TDMD chamado Dora (o gene humano equivalente é chamado ZSWIM8, conforme detalhado neste artigo). Muito poucas moscas com mutações em Dora foram vistas a chegar à idade adulta. A maioria morreu no início do desenvolvimento, sugerindo que a via TDMD provavelmente era importante para sua viabilidade embrionária.

Colocar o dedo nos gatilhos do caminho TDMD

Embora os microRNAs não precisem de muitos pares de bases complementares para se ligar e regular seus alvos de mRNA, o oposto é verdadeiro na via TDMD. Para funcionar corretamente, a via TDMD precisa de um gatilho altamente específico, que pode ser um mRNA que codifica proteínas ou um RNA não codificante. "O que é único sobre um gatilho é que ele tem um local ao qual o microRNA pode se ligar que tem muita complementaridade com o microRNA", disse Kingston.

Durante o isolamento da pandemia inicial de COVID-19, Kingston começou a escrever um programa que pudesse identificar prováveis ​​gatilhos de degradação de microRNA em Drosophila com base em suas sequências. O programa retornou milhares de acessos e os pesquisadores começaram a trabalhar para definir quais sites eram os melhores candidatos para testar em moscas.

“Assim que conseguimos voltar ao laboratório [após o bloqueio], peguei nossos 10 principais candidatos e tentei perturbá-los em moscas”, disse ela. "Felizmente para mim, cerca de metade deles acabou dando certo."

Esses seis novos gatilhos mais que dobram a lista de sequências de RNA conhecidas que podem direcionar a degradação de microRNAs. Para levar essa descoberta um passo adiante, os pesquisadores conduziram uma análise do que aconteceu com as moscas quando um gatilho foi interrompido.

Os pesquisadores descobriram que um dos gatilhos - um longo RNA não codificante - desempenha um papel no desenvolvimento adequado da cutícula, ou a casca externa à prova d'água de um embrião de mosca. "Percebemos que quando perturbamos esse gatilho, as cutículas dos embriões de moscas tinham elasticidade alterada", disse Kingston. “Quando tiramos os embriões de suas cascas de ovos, pudemos ver essas cutículas se expandirem e incharem”.

Por causa do fenótipo inchado, Kingston decidiu nomear a longa marge de RNA não codificante em homenagem a tia Marge, uma personagem da série Harry Potter. Em "Harry Potter e o Prisioneiro de Azkaban", as provocações de tia Marge levam Harry a acidentalmente realizar magia nela, fazendo-a inflar e flutuar para longe.

No futuro, Kingston, que já se formou e iniciou uma carreira na indústria de biotecnologia, espera que os pesquisadores peguem a tocha em aprender os papéis de outros gatilhos de TDMD. "Ainda temos vários outros gatilhos [deste artigo] onde não há papel biológico conhecido para eles na mosca", disse ela. "Acho que isso abre o campo para outros entrarem e fazerem as perguntas:'Onde esses gatilhos estão agindo? O que eles estão fazendo? E qual é o fenótipo quando você os perde?'" + Explorar mais

mRNAs podem virar a mesa em seus reguladores de microRNA, segundo estudo