Como os ‘genes de salto’ se infiltram no DNA durante a divisão celular

Sabe -se que os vírus usam as máquinas genéticas das células humanas que invadem para fazer cópias de si mesmas. Como parte do processo, os vírus deixam para trás remanescentes em todo o materials genético (genomas) de humanos. As inserções do tipo vírus, chamadas de “elementos transponíveis”, são trechos de materials genético ainda mais simples que os vírus que também usam máquinas de células hospedeiras para replicar.

Quase todos esses elementos inseridos foram silenciados pelos mecanismos de defesa de nossas células ao longo do tempo, mas alguns apelidados de “genes de salto” ainda podem se mover pelo genoma humano como vírus. Apenas um, chamado longo elemento nuclear intercalado 1 (linha 1), ainda pode se mover por si só.

Como um tipo de elemento que se comporta como o retrovírus HIV, a linha-1 “retrotransposon” é copiada pela primeira vez em uma molécula de RNA, o materials genético que faz parceria com o DNA e, em seguida, a cópia da linha 1 do RNA é convertida novamente em DNA em um novo lugar no genoma.

Dessa forma, os retrotransposons adicionam código ao genoma humano toda vez que eles se movem, o que explica por que 500.000 repetições de linha 1 agora representam um “impressionante” 20% do Genoma humano. Essas repetições conduzem a evolução do genoma, mas também podem causar doenças neurológicascâncer e envelhecimento quando a linha 1 entra aleatoriamente em genes essenciais ou desencadeia uma resposta imune como um vírus para causar inflamação.

Para se copiar, no entanto, a linha 1 deve entrar no núcleo de cada célula, a barreira interna que abriga o DNA.

Agora um novo estudo, publicado on-line no diário Avanços científicosrevela que a linha 1 se liga ao DNA celular durante os breves períodos em que os núcleos se abrem à medida que as células se dividem continuamente em duas, criando substituições para manter os tecidos viáveis ​​à medida que envelhecemos.

A equipe de pesquisa constatou que o RNA da linha 1 aproveita esses momentos, reunindo-se em grupos com uma das duas proteínas que codifica, ORF1p, para manter firmemente o DNA até que o núcleo se reforça após a divisão celular.

Liderados por pesquisadores da NYU Langone Well being e do Munique Gene Heart em Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München na Alemanha, o trabalho revelou especificamente que a linha 1 só pode se ligar a moles de DNA.

À medida que mais moléculas de ORF1p se acumulam, elas acabam envolvendo o RNA da linha 1, o que disponibiliza mais locais de ligação para que todo o cluster se conecte ao DNA.

“Nosso estudo fornece informações cruciais sobre como um elemento genético que chegou a compensar grande parte do DNA humano pode invadir com sucesso o núcleo para copiar a si mesmo”, disse Liam J. Holt, Ph.D., professor associado do Departamento de Bioquímica e Farmacologia Molecular e do Instituto de Sistemas, na Escola de Medicina Nyu Grossman.

“Essas descobertas sobre os mecanismos precisos por trás da inserção da linha 1 estabeleceram as fundações para o design de futuras terapias para impedir a replicação da linha 1”.

O trabalho também sugere que o condensado da linha 1 atua como um veículo de entrega para aproximar seu RNA das sequências corretas (rica nas bases de DNA adenina e timina) no DNA em que o retrotransposon tende a inserir, dizem os autores do estudo. Empacotados em seus condensados, acredita-se que a linha 1 evite mecanismos que excluem grandes partículas do núcleo durante a mitose como defesa celular contra vírus.

“Os condensados ​​da linha 1 têm uma característica notável, pois sua capacidade de ligação ao DNA surge apenas quando a proporção de cópias do ORF1p para o RNA é alta o suficiente nos condensados”, acrescentou o Dr. Holt. “Avançando, estaremos procurando ver se outros condensados ​​passam por mudanças funcionais como as proporções entre seus componentes mudam”.