Reparar quebras nos genes de forma rápida e completa pode ser uma questão de vida ou morte para a maioria dos organismos. Mesmo as alterações mais simples na sequência podem causar uma catástrofe, especialmente se o código modificado for responsável por uma função crítica.
Ao longo do último meio século, os biólogos estudaram os mecanismos envolvidos na montagem da maioria das etapas-chave envolvidas na realização de reparos completos no DNA. No entanto, parte do processo permaneceu frustrantemente obscuro.
Marcando enzimas-chave e DNA com marcadores fluorescentes e observando o processo de reparo se desdobrar em tempo real em Escherichia coli Modelo, pesquisadores da Universidade de Uppsala, na Suécia, preencheram os detalhes que faltam sobre como as bactérias encontram os modelos nos quais confiam para manter os reparos genéticos livres de erros.
Um truque que a maioria das coisas vivas usa para manter seu código em ordem é o processo recombinação homóloga, o equivalente biológico de comparar duas versões diferentes de um script para garantir que a versão não introduziu nenhum erro acidentalmente.
Ao manter uma cópia não danificada da sequência ao lado da tarefa de reparo, a célula pode garantir que nenhuma alteração ocorra quando as pontas cortadas forem coladas.
Os biólogos moleculares sabem há algum tempo que Recombinase proteína rica Ele desempenha um papel importante no gerenciamento desse processo. É uma enzima importante para manter a integridade do DNA cópia disso É encontrado em quase todas as espécies estudadas.
Quando a ‘escada’ de dupla fita do DNA é completamente quebrada, um grupo de proteínas trabalha para pegar as pontas cortadas e apará-las de maneira que RecA possa se instalar e fazer seu trabalho.
Estendendo-se em um bloco longo, essa proteína inclui uma fita de proteína e DNA que é capaz de aderir à fita quebrada e a uma segunda fita intacta de DNA não quebrada.
Muitos estudiosos sabem. A partir daí, o fio precisa encontrar a sequência correta para servir como um ponto de comparação. Como os fios conduzem essa pesquisa em um tempo curto é um mistério por quase 50 anos, multiplicando-se pelos milhões de pares de bases que devem ser examinados em meio às complexas voltas e reviravoltas do cromossomo.
Para entender melhor o tempo e a navegação da enzima no trabalho, os pesquisadores cultivaram milhares de bactéria coli As células estão dentro de uma série de minúsculos canais que lhes permitem rastrear bactérias individuais enquanto fazem experiências.
Com as células no lugar, os cientistas fizeram intervalos minuciosos no DNA usando CRISPR Edição do gene, rotulando as extremidades cortadas com marcadores fluorescentes para visualizar o local da fratura no microscópio.
“O chip de cultura microfluídica nos permite seguir simultaneamente o destino de milhares de bactérias individuais e controlar a interrupção do DNA causada pela tecnologia CRISPR em tempo hábil”, Ele diz O biólogo molecular da Universidade de Uppsala, Jacob Wiktor.
Finalmente, use Anticorpos Para localizar threads RecA quando eles se instalaram e começaram a pesquisar sua biblioteca.
Relate um alerta químico para a equipe quando todo o processo de reparo for concluído. Em média, levou apenas 15 minutos para bactéria coli para terminar o trabalho.
Surpreendentemente, levou apenas nove desses minutos para a proteína encontrar o modelo certo.
O segredo parece estar na construção das fitas da nucleoproteína RecA. Esse fio percorre a célula, agarra o cromossomo e desliza para baixo em busca de uma correspondência com a sequência em suas garras.
Embora isso possa não parecer muito eficaz, não é realmente diferente de andar metodicamente para cima e para baixo nos corredores da biblioteca em busca de um livro que corresponda ao número de telefone do catálogo.
“Uma vez que as extremidades do DNA estão embutidas nessas fibras, é suficiente para qualquer segmento dos fios encontrar o precioso modelo, então a busca é teoricamente reduzida de três para duas dimensões”, afirmou. Ele diz Arvid Geno.
“Nosso modelo sugere que esta é a chave para um reparo de simetria rápido e bem-sucedido.”
Embora essa pesquisa tenha sido feita em bactérias, o fato de que RecA é semelhante em toda a biosfera o torna relevante para nossos corpos.
Agora que sabemos como funciona o processo, podemos começar a procurar por sinais de situações em que o reparo do nosso DNA dê errado, abrindo caminho para a compreensão das origens de doenças como Câncer.
Esta pesquisa foi publicada em temperar natureza.
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