Uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia, em São Francisco (UCSF), descobriu uma nova relação entre o tempo de replicação do DNA e como os genes se dobram em estruturas 3D dentro do núcleo celular. Esta descoberta pode ter implicações importantes para a compreensão de como o genoma é organizado e regulado e para o desenvolvimento de novos tratamentos para doenças causadas por danos no ADN.

O estudo, publicado na revista Nature Genetics, descobriu que os genes que são replicados no início do ciclo celular têm maior probabilidade de formar estruturas compactas e dobradas, enquanto os genes que são replicados tardiamente têm maior probabilidade de formar estruturas abertas e estendidas. Esta diferença na dobragem parece estar relacionada com a actividade de uma proteína chamada CTCF, que é conhecida por desempenhar um papel na organização do genoma em voltas.

“Nossas descobertas sugerem que o momento da replicação do DNA pode ser um fator importante na determinação de como os genes são dobrados e regulados dentro do núcleo”, disse o líder do estudo Davide Levens, PhD, professor de bioquímica e biofísica na UCSF. “Isto poderá ter implicações importantes para a compreensão de como o genoma é organizado e regulado, e para o desenvolvimento de novos tratamentos para doenças causadas por danos no ADN”.

Os pesquisadores fizeram a descoberta usando uma nova técnica chamada Hi-C, que permite aos cientistas medir as interações físicas entre diferentes regiões do genoma. Usando Hi-C, eles conseguiram mostrar que os genes que são replicados no início do ciclo celular têm maior probabilidade de interagir uns com os outros e formar estruturas compactas e dobradas, enquanto os genes que são replicados tardiamente têm maior probabilidade de interagir com outros genes que estão localizados mais distantes e formam estruturas abertas e estendidas.

Esta diferença no dobramento parece estar relacionada com a atividade da CTCF, que é uma proteína que ajuda a organizar o genoma em alças. Os sítios de ligação de CTCF são mais comuns em genes que são replicados no início do ciclo celular, e a ligação de CTCF parece ser necessária para a formação de estruturas genéticas compactas e dobradas.

"Nossas descobertas sugerem que o CTCF pode desempenhar um papel importante na organização do genoma em alças e na regulação da expressão genética", disse Levens. “Isso poderia ter implicações importantes para a compreensão de como o genoma é regulado e para o desenvolvimento de novos tratamentos para doenças causadas por danos no DNA”.

Os investigadores acreditam que as suas descobertas podem ter implicações importantes para a compreensão de uma variedade de doenças, incluindo cancro e doenças neurodegenerativas. No cancro, por exemplo, a replicação do ADN é frequentemente interrompida, o que pode levar a alterações no dobramento e na expressão genética que contribuem para o desenvolvimento do cancro.

"As nossas descobertas sugerem que o momento da replicação do ADN pode ser um factor importante no desenvolvimento do cancro e de outras doenças", disse Levens. "Esperamos que a nossa investigação conduza a novos conhecimentos sobre as causas destas doenças e ao desenvolvimento de novos tratamentos."