Um novo estudo importante no diário Natureza revela um mecanismo de ‘semáforo’ que controla a atividade genética nas células – um sistema que poderia ser potencialmente direcionado por medicamentos contra o câncer já em desenvolvimento.
A pesquisa descreve como as mudanças ‘epigenéticas’ na estrutura do DNA podem atuar como um sinal de parada para determinar se um gene deve ser lido.
Ao contrário de nossa composição genética, que é bem compreendida, o mundo da epigenética ainda é amplamente inexplorado e referido como a ‘matéria escura’ do genoma.
Mas as novas descobertas respondem a uma pergunta fundamental e de longa data – como as proteínas epigenéticas regulam os processos de transcrição e expressão gênica, através da qual nossos genes são lidos e traduzidos em proteínas.
Cientistas do Instituto de Pesquisa do Câncer, Londres, hoje (quarta -feira) revelam como um sinal epigenético importante chamado H3K4me3 – determina quando e como o DNA deve ser lido e traduzido em proteínas dentro de nossas células.
O estudo mostra que o H3K4me3 garante que os genes sejam transcritos e ativados no momento certo de maneira controlada, como um conjunto de semáforos que regulam o fluxo de carros em uma estrada movimentada. Compreender como funciona em células normais também pode lançar uma nova luz sobre o desenvolvimento do câncer – e o papel desempenhado por um colapso na regulação da atividade gênica.
É conhecido há mais de 20 anos que as enzimas que colocam H3K4me3, uma etiqueta química adicionada ao DNA, são cruciais para o desenvolvimento normal de células, além de estar ligado à leucemia, mama, intestino e câncer de pancreático. Mas, até agora, os cientistas não tinham uma compreensão do que a etiqueta química faz, apesar de muitos anos de pesquisa.
A nova ‘Dechipery Discovery’, conforme descrito pelos pesquisadores, transforma nossa compreensão de:
- Como as proteínas epigenéticas ajudam a regular o desenvolvimento de células e podem estar envolvidas no câncer
- Como o processo de expressão gênica – decodificação do DNA em proteínas funcionais usadas por nosso corpo – é regulamentada
- Como o bloqueio de proteínas epigenéticas pode afetar as células normais e cancerígenas.
A esperança de longo prazo é que esse novo entendimento possa levar a uma nova classe de tratamentos contra o câncer que visam os ‘semáforos’ epigenéticos para bloquear a atividade de genes que podem estar alimentando o câncer.
O estudo foi financiado pelo próprio Instituto de Pesquisa do Câncer (ICR) e pelo Memorial Sloan Kettering Cancer Center.
A epigenética afeta a atividade do gene, ou expressão, sem alterar o código genético subjacente – por exemplo, adicionando ou removendo tags químicos ou modificações ao DNA ou proteínas que o DNA está envolvido, chamado histonas. Modificações químicas como H3K4me3 (tri-metilação da histona H3 lisina 4) podem ativar ou desativar os genes e são frequentemente alterados no câncer.
Utilizando células -tronco de camundongo e experimentos genéticos e bioquímicos sofisticados no laboratório, os pesquisadores descobriram que a modificação H3K4me3 é essencial para regular como e quando nossos genes são expressos.
A equipe descobriu que o H3K4me3 age como um semáforo em um cruzamento movimentado. Regulando o fluxo da RNA polimerase II – um complexo proteico que lê e decodifica o DNA – H3K4me3 determina quando a expressão do gene deve iniciar e a velocidade na qual é executada.
Quando dá a luz verde, o H3K4me3 permite que a RNA polimerase II se mova ao longo do DNA, transcrevendo -o para o RNA à medida que se move. Mas sem o H3K4me3, a RNA polimerase II fica presa em pontos específicos no DNA, criando uma transcrição de espera e desaceleração.
Resultados anteriores sugeriram que a interrupção ou alteração dos níveis de H3K4me3 nas células é importante para o desenvolvimento do câncer e afeta a resposta ao tratamento.
O líder do estudo, Professor Kristian Helin, diretor executivo do Instituto de Pesquisa do Câncer, Londres, e líder mundial no estudo da epigenética, disse:
“Nosso estudo oferece um novo entendimento fundamental da epigenética, uma área muito empolgante e ainda em grande parte subexplorada da pesquisa do câncer. Resolvamos um quebra-cabeça de 20 anos, descobrindo como uma modificação epigenética bem conhecida controla a expressão de genes. Porque as enzimas que determinam o nível de H3K4Me3 na célula são encontradas frequentemente mutitídas em mutimização.
“É isso que eu chamo de ciência de ‘livro’-a aspiração de muitos cientistas, inclusive eu, para resolver questões fundamentais, para que nossas descobertas entrem em livros didáticos. Até os tratamentos de ponta para os pacientes são construídos com base nas fundações de descobertas científicas fundamentais como esta. É apenas graças a uma compreensão básica de ou sobre os genes e as células funcionam e o que pode dar errado com eles.
“Os medicamentos direcionados a esses ‘semáforos’, ou modificações epigenéticas, como o H3K4me3, já estão sendo desenvolvidas – e é possível que eles possam um dia se tornar uma maneira eficaz de tratar pacientes com câncer. Este é um novo avenida para pesquisas de câncer, e acreditamos que nossas descobertas pavorarão o caminho para o desenvolvimento mais eficaz desses epigenéticos.”