A descoberta inverte o modelo de como as células em divisão monitoram a distribuição igual de seus cromossomos

*Estudo revela papéis até então desconhecidos para complexos proteicos conservados no processo de divisão celular.*

24 de fevereiro de 2023

Berkeley, CA —Uma equipe de cientistas liderada por pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, descobriu um novo mecanismo que as células usam para garantir a distribuição uniforme do material genético durante a divisão celular. A descoberta, publicada na revista *Nature*, desafia o modelo de longa data de como ocorre este processo celular crítico e pode ter implicações para a compreensão e tratamento de doenças causadas por erros na segregação cromossómica, como a síndrome de Down e certos cancros.

Durante a divisão celular, uma célula deve duplicar com precisão e depois distribuir os seus cromossomas – estruturas que transportam a informação genética da célula – em duas novas células. A célula utiliza uma maquinaria complexa de proteínas para garantir que cada nova célula acabe com o complemento correcto de cromossomas, mas o modo exacto como esta maquinaria funciona continua a ser um assunto de intenso estudo científico.

A teoria predominante, conhecida como modelo de “tensão do cinetocoro”, sustenta que complexos proteicos especializados chamados cinetocoros, que se formam na superfície dos cromossomos, detectam e respondem às forças geradas durante a segregação cromossômica. Como equipes de cabo de guerra equilibrando-se em uma corda, esses cinetocoros exerceriam forças sobre os cromossomos até que as forças estivessem equilibradas, indicando que os cromossomos estavam devidamente alinhados e prontos para serem divididos.

No seu novo estudo, a equipa liderada por Berkeley descobriu que, embora os cinetocoros sejam de facto importantes, um conjunto totalmente diferente de complexos proteicos, chamados complexos cromossómicos passageiros (CPCs), também são críticos para monitorizar e corrigir erros na distribuição cromossómica. Os pesquisadores fizeram essa descoberta desenvolvendo um novo método para estudar a divisão celular no espaço tridimensional de um organismo vivo.

“Os cinetocoros eram conhecidos por serem importantes, mas ficamos surpresos ao descobrir que as proteínas passageiras também são essenciais para detectar erros na segregação cromossômica. Nosso trabalho muda o paradigma de como pensamos sobre esse processo celular fundamental”, disse a autora principal Ashley Pagliuca, pesquisadora de pós-doutorado da UC Berkeley.

Utilizando o seu novo método de imagem, os investigadores acompanharam os movimentos dos CPCs à medida que interagiam com os cromossomas durante a mitose, o processo pelo qual uma célula se divide em duas células-filhas idênticas. Para sua surpresa, descobriram que os CPCs não estavam apenas em constante movimento, mas também altamente dinâmicos, mudando constantemente de forma e composição à medida que se moviam ao longo dos cromossomas. Esse comportamento dinâmico permitiu aos CPCs amostrar as forças geradas pelos cinetocoros e identificar quando os cromossomos não estavam devidamente alinhados.

“Os CPCs estavam literalmente agindo como mãos celulares, movendo-se para frente e para trás ao longo dos braços dos cromossomos até que pudessem alcançar e agarrar os microtúbulos, que são minúsculos filamentos que ajudam a separar os cromossomos”, disse a co-autora Rebecca Heald, pesquisadora da UC. Professor de biologia molecular e celular em Berkeley. “Eles então puxariam esses microtúbulos e moveriam os cromossomos, corrigindo erros no alinhamento dos cromossomos”.

Em experimentos de acompanhamento, os pesquisadores conseguiram demonstrar que os CPCs eram essenciais para a segregação precisa dos cromossomos durante a divisão celular. Quando esgotaram os CPCs das células, as células cometeram frequentemente erros na distribuição cromossómica, resultando em aneuploidia – uma condição na qual as células têm um número anormal de cromossomas. Estes resultados sugerem que os CPCs desempenham um papel crítico na prevenção da aneuploidia, que pode levar a defeitos de desenvolvimento, abortos espontâneos e certos tipos de cancro.

“Nossa descoberta abre novos caminhos para a compreensão das causas da aneuploidia e para o desenvolvimento de terapias potenciais para doenças associadas à aneuploidia”, disse Pagliuca.

A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde, pela National Science Foundation, pelo UCSF Cancer Center e pelo Jane Coffin Childs Memorial Fund for Medical Research.