DESVENDADO O MISTÉRIO NO “CÓDIGO DE HISTONAS” QUE MOSTRA COMO A ATIVIDADE DO GENE É HERDADA

Cada célula do nosso corpo tem exatamente o mesmo DNA, mas cada célula é diferente. A identidade da célula é determinada pelo subconjunto de genes que nela será ativado. Mas como é que uma célula sabe quais genes deve ligar ou desligar? Enquanto o código genético em nosso DNA fornece instruções para as células fabricar proteínas específicas, um segundo código determina quais genes que são, de fato, ativados em tipos de células particulares.

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Os cientistas descobriram um novo mecanismo que protege os genes ativos de serem silenciados durante a divisão celular. Eles descobriram que duas variantes da mesma proteína podem distinguir áreas ativas e inativas do genoma. As duas variantes diferem por apenas um aminoácido (circulada aqui). Os pesquisadores capturaram a estrutura atômica das duas variantes, utilizando um tipo de fotografia molecular, mostradas aqui. Eles descobriram que a alteração de um único aminoácido é reconhecida por uma enzima (em vermelho e azul aqui) que adiciona uma marca de silenciamento para uma única variante (indicado com uma seta), que instrui a célula a manter as áreas do genoma inativas. Crédito: Dr. Robert Martienssen, Laboratório Cold Spring Harbor

Este segundo código é que leva proteínas a se anexar ao DNA. As proteínas de transporte de código são chamadas histonas. Hoje, pesquisadores do Laboratório Cold Spring Harbor (CSHL) e colegas publicaram pesquisas revelar uma nova camada de complexidade nas caudas das histonas. Eles descobriram que a menor variação em uma única proteína histona pode ter efeitos consideráveis ​​sobre a forma como os genes codificados no nosso DNA são utilizados.

Os motivos pelos quais histonas são de vital importância para nosso material genético são vastos: cada célula do corpo tem mais de seis pés de DNA empacotado dentro de um minúsculo núcleo, um espaço muito menor do que pode ser visto a olho nu. Para uma quantidade tão grande de DNA a ser compactada num espaço microscópica, ele deve ser enrolado firmemente em torno de conjuntos de proteínas que atuam como “bobinas”. Cada uma dessas bobinas é composta por oito proteínas histona. Utiliza-se milhões de bobinas em cada célula para empacotar o genoma inteiro.

Proteínas histona são marcadas com etiquetas químicas, tais como grupos metila. O código de histona consiste nos padrões formados por tais marcas, em todo o genoma. As marcas são às vezes chamadas de “marcas epigenéticas”. “Epi” significa, literalmente, “acima” do genoma. O “segundo” código é composto por estas marcas que fornecem instruções que faz com que as células ativem genes específicos ou desativem.

Existem inúmeros tipos de histonas e pequenas variações em sua estrutura que lhes permitem desempenhar funções especializadas e distintas. Os cientistas descobriram que uma histona, conhecida como H3, vem em dois subtipos, chamado H3.1 e H3.3. Estas variantes encontram-se em locais muito diferentes no genoma: a versão H3.1 é encontrada apenas em partes do genoma onde os genes não estão ativados; a versão H3.3 está presente apenas em lugares onde os genes estão ativos. Os cientistas há muito tempo se perguntam porque há essas duas variantes que respondem por suas associações com diferentes genes – genes inativos com H3.1 e H3.3 com os ativos.

Em um artigo publicado na revista Science, uma equipe liderada pelo professor do CSHL e HHMI, Robert Martienssen e Professor Jean-François Couture, da Universidade de Ottawa eles anunciar que eles tinham resolvido o mistério, explorando aspectos únicos de genomas vegetais. Eles descobriram que uma única diferença de aminoácidos na estrutura de histona H3.3 lhe permite servir como um tipo de dispositivo de memória para a célula, marcando genes que necessitam permanecer ativos.

Martienssen, Couture, e o Ph.D. Yannick Jacob do CSHL descobriram o que era a chave para a modificação epigenética. A equipe, em colaboração com o professor Danny Reinberg pela New York University, descobriu que H3.1 pode ser modificado com uma marca de metilação na qual H3.3 não fazer. Esta modificação química atua como uma bandeira, sinalizando para a célula que os genes nos arredores devem ser inativados, ou silenciados. “Nossas descobertas destacam o impacto notável que as diferenças estruturais sutis entre variantes de histonas H3 têm no panorama global da epigenética”, diz Couture.

Esta distinção é especialmente importante quando células copiam seu material genético, que ocorre pouco antes da divisão celular. Como a célula replica seu DNA, deve preservar também as marcas epigenéticas que delinearam áreas ativas e inativas do genoma. Na verdade, silenciando máquinas, que marca depósitos de metilação em H3.1, acaba trabalhando em conjunto com o mecanismo de replicação. “Porque H3.3 não pode carregar esta modificação, a sua presença em genes ativos lhes permite escapar do silenciamento”, diz Jacob. “Em nossa pesquisa, descobrimos um caminho para as células protegerem e preservarem genes ativos do silenciamento. Isso é uma memória celular através de sucessivas gerações”.

Este estudo tem implicações para a forma como o material genético é copiado. “Nós descobrimos que a replicação (como se copia DNA) e transcrição (como o DNA é copiado para RNA) são controlados pela mesma histona e são altamente conservados. Assim, essas propriedades mais fundamentais do material genético são reguladas por nossos cromossomos”, diz Martienssen.

Fonte: Phys.org

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