Notícia

Mapa de RNA do núcleo de célula revela novos insights sobre regulação genética e divisão celular

Fonte

Universidade de Toronto

Data

sexta-feira, 25 março 2022 17:15

Áreas

Biologia. Bioquímica. Genética. Microbiologia. Oncologia.

A maioria das pessoas está familiarizada com o núcleo da célula como um compartimento de armazenamento para o DNA. Mas o núcleo também contém várias estruturas distintas chamadas corpos ou domínios nucleares – e algumas delas estão repletas de mensagens de genes, também conhecidas como transcrições de RNA.

Os cientistas estão apenas começando a entender essas estruturas, com pesquisadores da Universidade de Toronto, no Canadá, relatando recentemente a primeira pesquisa em larga escala de transcrições de RNA que estão associadas a diferentes corpos nucleares em células humanas.

O trabalho, publicado na revista científica Molecular Cell, sugere que as estruturas atuam como hubs para coordenar a regulação gênica e a divisão celular.

“Sabia-se que alguns domínios nucleares contêm RNA, mas a composição desse RNA não foi sistematicamente investigada em estudos anteriores”, disse o Dr. Benjamin Blencowe, autor sênior do estudo e professor de Genética Molecular da Faculdade de Medicina da Universidade de Toronto.

“Nossos dados lançaram luz não apenas sobre a composição do RNA de diferentes domínios nucleares, mas também fornecem pistas sobre as funções de alguns desses domínios”, continuou o pesquisador.

Até agora, as informações sobre a composição dos corpos nucleares eram escassas porque não havia métodos que permitissem um levantamento sistemático do RNA localizado nessas estruturas. Mas o pesquisador de pós-doutorado Dr. Rasim Barutcu e o doutorando Mingkun Wu perceberam que poderiam aplicar um método chamado APEX-Seq, que foi desenvolvido por cientistas da Universidade de Stanford e da Universidade da Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos.

APEX é uma enzima que pode ser fundida a qualquer proteína de interesse e permite a marcação de RNAs e outras biomoléculas em sua proximidade. Os RNAs marcados podem então ser isolados e identificados por sequenciamento. Ao fundir o APEX com várias proteínas marcadoras que residem nos diferentes corpos nucleares, os pesquisadores conseguiram criar mapas de RNA para cada um.

A dupla colaborou com o Dr. Ulrich Braunschweig, pesquisador associado sênior do laboratório do Dr. Blencowe, e com os grupos da Dra. Anne-Claude Gingras, cientista sênior do Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute do Sinai Health System e professora de Genética Molecular; do Dr. Philipp Maass, cientista do Hospital for Sick Children e também professor de Genética Molecular da Universidade de Toronto; e do Dr. Robert Weatheritt, pesquisador principal do Garvan Institute of Medical Research, na Austrália.

A equipe descobriu faixas de novos RNAs – de várias centenas a milhares – nos corpos nucleares. Anteriormente, apenas algumas transcrições eram conhecidas por estarem associadas a algumas dessas estruturas, disse o Dr. Rasim Barutcu.

Um dado imediatamente chamou a atenção dos pesquisadores: os corpos nucleares conhecidos como speckles foram associados a números surpreendentemente altos de transcrições de RNA com íntrons retidos – segmentos que não codificam proteínas. Quando um gene é transcrito em RNA, os íntrons devem ser separados no núcleo antes que o transcrito possa ser liberado no interior da célula para servir de molde para a produção de proteínas.

A descoberta levou os pesquisadores a perceber que os speckles estão associados a uma classe de íntrons com emenda atrasada. A natureza das transcrições forneceu uma pista para sua função. Eles foram transcritos de genes que controlam vários aspectos da regulação gênica e do ciclo de divisão celular. Os genes que controlam a progressão do ciclo celular devem ser ativados em tempo hábil para que seus produtos proteicos sejam produzidos apenas quando forem necessários. Erros neste processo são causas bem conhecidas de câncer.

Os pesquisadores criaram um modelo no qual o papel dos speckles pode ser coordenar a remoção de íntrons dos transcritos para regular sua liberação do núcleo e sua subsequente tradução em fatores proteicos necessários para a regulação do gene e o ciclo celular. Esse mecanismo ajudaria a garantir uma resposta rápida aos sinais celulares para produzir os tipos certos de proteínas no momento certo.

Além disso, quando os speckles foram interrompidos, isso alterou as emendas dos íntrons retidos, incluindo aqueles localizados em genes que estão diretamente envolvidos no controle do ciclo celular, apoiando a ideia de que os speckles estão ligados à progressão do ciclo celular.

O modelo abre novas maneiras de pensar sobre a regulação do ciclo celular com implicações para a pesquisa do câncer, concluiu o Dr. Benjamin Blencowe.

“Descobrimos um mecanismo que envolve a retenção diferencial de íntrons ligada à integridade do speckle que pode desempenhar um papel importante não apenas na divisão celular normal, mas também em como isso dá errado em cânceres”, disse o pesquisador.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Toronto (em inglês).

Fonte: Jovana Drinjakovic, Universidade de Toronto. Imagem: Pixabay.

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