A vida começa com uma célula. Quando um organismo se desenvolve, as células em divisão se especializam para formar a variedade de tecidos e órgãos que constroem o corpo adulto, mantendo o mesmo material genético – contido em nosso DNA. Em um processo conhecido como transcrição, partes do DNA – os genes – são copiadas em uma molécula mensageira – o ácido ribonucleico (RNA) – que carrega as informações necessárias para produzir proteínas, os blocos de construção da vida. As partes do nosso DNA que são lidas e transcritas determinam o destino de nossas células. Os leitores do DNA são proteínas chamadas fatores de transcrição:eles se ligam a locais específicos no DNA e ativam o processo de transcrição. Como eles reconhecem qual local no DNA eles precisam se ligar e como eles se distinguem de outros sítios de ligação aleatórios no genoma permanece uma questão em aberto. Cientistas do Instituto Max Planck de Biologia Celular e Genética Molecular (MPI-CBG) e do Instituto Max Planck de Física de Sistemas Complexos (MPI-PKS), ambos localizados em Dresden, mostram que milhares de fatores de transcrição individuais se unem e interagem um com o outro. Eles umedecem coletivamente a superfície do DNA formando gotículas líquidas que podem identificar aglomerados de sítios de ligação na superfície do DNA.
A transcrição, um dos processos celulares mais fundamentais, é a ação pela qual a informação contida no DNA é transcrita na molécula mensageira RNA. Essa "mensagem" é posteriormente traduzida em proteínas. Decidir quais partes do DNA são transcritas em um determinado momento é crucial para o desenvolvimento adequado para manter a saúde de um organismo, pois muitas doenças podem ocorrer quando os programas genéticos não são executados corretamente. A decisão sobre quais genes são transcritos é feita por uma complexa rede de proteínas reguladoras chamadas fatores de transcrição. Embora esses fatores se liguem a sequências curtas de DNA, o reconhecimento de agrupamentos de muitas dessas sequências é necessário para ativar genes próximos.

Os grupos de pesquisa de Stephan Grill e Anthony Hyman, ambos diretores do MPI-CBG, e o grupo de Frank Jülicher, diretor do MPI-PKS investigados em seu recente estudo na revista Nature Physics como os fatores de transcrição encontram e reconhecem agrupamentos de muitas sequências de DNA específicas onde podem se ligar e levar à ativação do gene. Para descobrir isso, os pesquisadores seguiram uma abordagem interdisciplinar, combinando conhecimentos em biofísica experimental e teórica com biologia celular. Jose A. Morin, um dos primeiros autores do estudo, explica:"Empregamos pinças ópticas - uma tecnologia que usa lasers para isolar e manipular objetos muito pequenos, como moléculas únicas de DNA - combinadas com microscopia confocal para examiná-los individualmente. Com pinças ópticas é possível capturar uma única molécula de DNA e com microscopia confocal podemos observar os fatores de transcrição se ligando e formando condensados ​​de proteínas em suas sequências de DNA preferidas. de outra forma obscurecida pela complexidade da célula viva." Sina Wittmann, outra primeira autora, acrescenta:"Com a ajuda dos físicos, conseguimos entender como os fatores de transcrição se comunicam e se montam através do trabalho em equipe. que são semelhantes às gotas em um espelho em seu banheiro após o banho. Esses condensados ​​são preenchidos com milhares de fatores de transcrição. Montados dessa maneira, os fatores de transcrição podem agora identificar a região correta do DNA lendo a sequência do DNA."

Stephan Grill resume:"Agora temos uma possível explicação mecanicista para a localização de fatores de transcrição ao longo do genoma. Isso é essencial para entender como a expressão gênica é regulada. nos dão uma visão mais clara de como essas doenças ocorrem. Esse conhecimento é importante para pensar em novas opções terapêuticas que levem em consideração o trabalho em equipe dos fatores de transcrição."