O processo de cópia do DNA é uma coreografia complexa que requer velocidades rápidas e precisão exata. Descobrir os detalhes intrincados desse processo pode identificar novas maneiras de direcionar as doenças, como câncer, e os cientistas da KAUST acabam de descobrir uma etapa crucial.

O DNA de cada célula humana tem cerca de 3 bilhões de dígitos e deve ser copiado sempre que uma célula se divide - o que ocorre quase 2 trilhões de vezes por dia.

Se ocorrerem erros na replicação do DNA, as células podem se tornar anormais e dar origem a doenças. Código de DNA que sofreu mutação para permitir que a célula se dividisse de forma incontrolável, por exemplo, pode levar ao câncer. Isso torna crucial entender como as enzimas se replicam e reparam o DNA, diz Manal Zaher, o Ph.D. estudante do grupo de Samir Hamdan na KAUST, quem conduziu o estudo.

Zaher investigou as enzimas que permitem a formação de fitas curtas de DNA durante a replicação do DNA, chamados fragmentos de Okazaki, para se conectar em uma cadeia contínua de DNA.

Por um processo conhecido como maturação do fragmento de Okazaki, uma enzima chamada FEN1 corta "retalhos" nos fragmentos de Okazaki que precisam ser removidos antes que os fragmentos possam se juntar. "A especificidade baseada em sequência explica parcialmente o segredo da fidelidade de replicação, Contudo, carecemos de informações importantes sobre a base para a excisão baseada na estrutura por FEN1 necessária em ~ 50 milhões de sítios de fragmentos de Okazaki durante a replicação do DNA humano, "Hamdan explica.

FEN1 é superproduzido ou alterado em muitas formas de câncer, e Zaher queria investigar o envolvimento exato dessa enzima.

Os pesquisadores usaram uma técnica de imagem chamada FRET de molécula única para descobrir como o FEN1 se encaixa e é liberado de outras enzimas e fragmentos de DNA.

Zaher ficou surpreso ao descobrir que o FEN1 agia como um interruptor entre duas vias enzimáticas diferentes. Se a aba fosse curta, FEN1 acoplado ao DNA para permitir que os fragmentos de Okazaki se juntem. Contudo, se a aba fosse longa, FEN1 ricocheteou, deixando duas outras enzimas chamadas Dna2 e RPA para encaixar e cortar a maior parte do flap antes que FEN1, por sua vez, chegasse para terminar o trabalho.

"Este mecanismo de duas etapas pode ajudar significativamente a nossa compreensão da regulação das etapas subsequentes do fragmento de Okazaki, "explica Zaher, "e é importante principalmente porque as mutações em Dna2 e RPA também foram associadas ao câncer."

O grupo de Hamdan decidiu investigar a próxima interação pela qual FEN1 passará, continuando a desvendar os mistérios da replicação do DNA, um passo de cada vez.