Numa descoberta recente, os biólogos descobriram os intrincados mecanismos pelos quais a girase, uma enzima vital, resolve emaranhados de ADN, permitindo que as células mantenham a estabilidade genómica e o funcionamento adequado. Esta descoberta lança luz sobre um processo celular fundamental que impacta vários aspectos da biologia.
O DNA, o modelo da vida, é uma molécula de fita dupla que pode facilmente ficar emaranhada devido ao seu comprimento e às constantes atividades celulares que manipulam sua estrutura. Esses emaranhados, se não forem resolvidos, podem interromper processos essenciais, como a replicação e transcrição do DNA, levando potencialmente à instabilidade genômica e à disfunção celular.
A girase, uma topoisomerase tipo II, desempenha um papel fundamental no desembaraço dos nós do DNA e na prevenção dessas catástrofes potenciais. Isso é conseguido quebrando temporariamente ambas as fitas da dupla hélice, passando o segmento emaranhado pela lacuna resultante e, em seguida, selando novamente o DNA.
Para entender como a girase opera em nível molecular, os biólogos empregaram técnicas avançadas de imagem e modelagem computacional para visualizar e simular as interações da enzima com o DNA. Eles descobriram que a girase funciona em um mecanismo de duas etapas.
Na primeira etapa, a girase liga-se ao DNA e induz uma mudança conformacional que abre a dupla hélice, criando uma lacuna transitória entre as fitas complementares. Esta etapa requer a hidrólise do ATP, a moeda energética celular, fornecendo a energia necessária para superar as fortes ligações que mantêm o DNA unido.
Uma vez criada a lacuna, o girase prossegue para a segunda etapa. Ele transporta ativamente o segmento de DNA emaranhado através da lacuna, desembaraçando efetivamente o nó ou removendo quaisquer restrições topológicas. Esta etapa envolve uma série de mudanças conformacionais na enzima, permitindo a manipulação precisa do DNA.
A compreensão dos mecanismos moleculares da girase fornece informações sobre como as células preservam a integridade do seu material genético. Este conhecimento tem implicações para a nossa compreensão de processos biológicos fundamentais, como replicação do DNA, transcrição e manutenção do genoma. Também abre novos caminhos para a investigação no desenvolvimento de antibióticos que têm como alvo a girase em bactérias causadoras de doenças, abrindo caminho para novas estratégias terapêuticas.
