Os pesquisadores usaram técnicas avançadas de imagem para decifrar o intrincado mecanismo pelo qual o DNA se envolve firmemente em torno dos nucleossomos, as unidades organizadoras do material genético dentro dos núcleos das células. Esta descoberta esclarece um aspecto fundamental da regulação genética e pode levar a novas estratégias terapêuticas para doenças relacionadas com distúrbios de empacotamento do DNA.

Proteínas chamadas histonas atuam como carretéis em torno dos quais o DNA se enrola, formando nucleossomos. O processo de envolvimento do DNA é crucial para empacotar de forma compacta a enorme quantidade de informação genética dentro do espaço limitado dos núcleos celulares. As interrupções nesta embalagem podem levar a defeitos na expressão genética e a várias doenças.

Usando uma técnica de ponta conhecida como microscopia crioeletrônica, os pesquisadores obtiveram imagens tridimensionais detalhadas de nucleossomos. Ao manipular sequências de DNA e modificações de histonas, eles identificaram características-chave que governam o envolvimento do DNA. Suas descobertas são relatadas na revista Nature Communications.

"Descobrimos interações importantes que regulam o quão firmemente o DNA se enrola em torno dos nucleossomos. Essa melhor compreensão pode levar a novas estratégias para controlar o empacotamento do DNA e potencialmente corrigir anormalidades de expressão genética associadas a doenças como câncer e distúrbios de desenvolvimento", disse o Dr. Hiroshi Kimura, pós-doutorado. pesquisador do Centro RIKEN de Pesquisa em Dinâmica de Biossistemas e principal autor do estudo.

A equipe de pesquisa utilizou um tipo de microscopia crioeletrônica chamada tomografia crioeletrônica, que permite a reconstrução de estruturas tridimensionais a partir de amostras congeladas. Isso permitiu observar nucleossomos em um estado quase nativo dentro de células intactas.

A análise deles revelou que o DNA ligante que conecta os nucleossomos vizinhos influencia o envolvimento do DNA. Eles descobriram que os DNAs de ligação longos promovem um envolvimento mais apertado do DNA, enquanto os DNAs de ligação curtos resultam em um enrolamento mais frouxo.

"Nossas descobertas destacam a importância de considerar o comprimento do DNA ligante na compreensão da estrutura e função do nucleossomo", disse o Dr. Kimura.

Os pesquisadores também descobriram que certas modificações das histonas, particularmente a metilação da histona H3, afetam o envolvimento do DNA. Essa modificação, frequentemente associada ao silenciamento de genes, afrouxa o enrolamento do DNA.

"Esses resultados fornecem novos insights sobre como as modificações das histonas regulam a dinâmica do nucleossomo e a estrutura da cromatina", disse o Dr. Hiroaki Shinkai, pesquisador sênior do Centro RIKEN para Pesquisa em Dinâmica de Biossistemas e autor sênior do estudo.

A equipe espera que suas descobertas contribuam para uma compreensão mais profunda da regulação genética e abram caminho para o desenvolvimento de intervenções terapêuticas direcionadas aos distúrbios do empacotamento do DNA.