Um dos maiores ajudantes nos esforços contínuos de nossos corpos para prevenir mutações no DNA - mutações que podem levar ao câncer - é na verdade bem pequeno. Elétrons, ao que parece, pode sinalizar proteínas que reparam o DNA para consertar os danos ao DNA. Mais especificamente, o movimento dos elétrons através do DNA, viajando entre as proteínas de reparo ligadas à dupla hélice, ajuda nossas células a escanear erros que surgem regularmente em nosso DNA.

Conhecido como transporte de carga de DNA, este processo bioquímico foi descoberto pela primeira vez no início de 1990 por Jacqueline Barton da Caltech, o professor de química John G. Kirkwood e Arthur A. Noyes, através de experimentos químicos usando DNA sintético. Seu grupo de pesquisa então encontrou evidências de que essa química de transporte de carga pode ser utilizada por proteínas de reparo de DNA bacteriano. Agora, um novo estudo mostra que o transporte de carga de DNA também funciona em versões humanas de proteínas de reparo de DNA - e que as interrupções desse processo podem estar ligadas ao câncer.

"Descobrimos que uma mutação em uma proteína de reparo de DNA associada ao câncer pode interromper o transporte de elétrons através do DNA, "diz Barton, que também é Norman Davidson Leadership Chair da Divisão de Química e Engenharia Química. Ela é co-autora de um novo Química da Natureza artigo sobre o trabalho que será publicado online em 18 de junho. "O trabalho fornece uma estratégia para pensar sobre como possivelmente estabilizar essas proteínas de reparo e restaurar sua capacidade de realizar sinalização de longo alcance através do DNA, para que as proteínas de reparo possam encontrar e corrigir as mutações no DNA antes que levem ao câncer ", diz ela.

Os pesquisadores do Caltech começaram a pesquisar as conexões entre o transporte de carga de DNA e o câncer depois que seus colegas da Universidade do Sul da Califórnia (USC) Norris Comprehensive Cancer Center os contataram sobre uma mutação incomum em uma proteína de reparo de DNA chamada MUTYH que foi identificada a partir de uma família de Pacientes com câncer. Os pesquisadores da USC e do Caltech uniram forças com cientistas da Universidade de Michigan, e finalmente aprendi que a mutação, chamado C306W, afetou uma parte da proteína de reparo do DNA que normalmente ajuda a manter um aglomerado de átomos de ferro e enxofre dentro da proteína.

Embora outras mutações na proteína de reparo MUTYH tenham sido associadas ao câncer antes, esta foi a primeira vez que a mutação foi associada ao cluster ferro-enxofre na proteína. Por que isso é importante? Esses aglomerados de ferro-enxofre estão no centro de como as proteínas de reparo realizam a química de transporte de carga do DNA.

O transporte de carga de DNA é usado para reparar o DNA da seguinte maneira:Várias proteínas de reparo de DNA se ligam à dupla hélice em diferentes locais. Os elétrons são então enviados para baixo no DNA de uma proteína para outra, como se a dupla hélice agisse como um fio elétrico. Se o DNA estiver intacto, sem danos, o elétron passa e atinge a próxima proteína de reparo, sinalizando para que ele caia da fita de DNA. Se houver danos ao longo do caminho, Contudo, o elétron não alcançará a próxima proteína de reparo do DNA. A proteína de reparo permanece ligada ao DNA e continua avançando em direção ao dano. É como um eletricista quebrando a linha.

"Essas proteínas de reparo de DNA podem deslizar ao longo do DNA, varredura de mutações, "diz Phillip Bartels, um pós-doutorado em química e um dos três principais autores do novo estudo. "Danos no DNA quebram o fio, 'impedindo o elétron de alcançar a próxima proteína. "

Os aglomerados de ferro-enxofre nas proteínas de reparo do DNA são a fonte dos elétrons. Quando as proteínas ganham um elétron por meio deste cluster, sua afinidade com o DNA diminui e eles perdem o DNA. Quando as proteínas perdem um elétron, sua afinidade pelo DNA aumenta. O processo de perder e ganhar elétrons é conhecido como química redox.

"Esta química redox reversível atua como um botão liga e desliga para controlar a ligação das proteínas ao DNA, "diz a estudante de graduação Elizabeth (Liz) O'Brien, que liderou um estudo relacionado mostrando que o transporte de carga de DNA está em ação na replicação do DNA.

No novo estudo, os cientistas realizaram uma série de experimentos eletroquímicos que mostraram que a mutação C306W na proteína de reparo MUTYH faz com que o aglomerado ferro-enxofre seja degradado quando exposto ao oxigênio. Uma vez degradado, a proteína de reparo MUTYH não pode fazer seu trabalho.

No futuro, esse tipo de pesquisa pode levar a diagnósticos úteis para pacientes com câncer ou até mesmo à medicina personalizada. "Esta é apenas a ponta do iceberg, "diz Bartels." Pode haver outras mutações em pacientes com câncer além do C306W que, de forma semelhante, interrompem esse processo de transporte de carga. "