CIENTISTAS REVELAM COMO CÉLULAS HERDAM INFORMAÇÃO QUE NÃO ESTÁ NOS GENES

Cientistas revelam como células herdam
informação que não está nos genes
Descoberta da equipa do IGC pode explicar mais uma possível causa de cancro
2011-12-12

Lars Jansen (à esq.) e a sua equipa do Instituto Gulbenkian de CiênciaUma equipa de investigadores do Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC), liderada por Lars Jansen, descobriu de que forma a memória da identidade de células especializadas é transmitida entre a célula mãe e as duas células filhas que resultam da divisão celular.

Os resultados, publicados na revista Developmental Cell, permitem elucidar um processo biológico até agora enigmático e abrem caminho à compreensão de mais uma possível causa de cancro.

A memória da identidade de cada célula especializada (do músculo, da pele ou do cérebro dependendo dos genes que estão activados e desligados) não está inscrita directamente no DNA, no entanto é hereditária (informação epigenética). Esta informação está muitas vezes contida em proteínas e controlam não só os genes mas também a organização dos cromossomas.

Assim, a equipa de investigadores estudou o centrómero, uma estrutura formada por proteínas existente em todos os cromossomas, ligando-os ao esqueleto da célula durante a divisão celular. É o centrómero que assegura que, durante esta divisão, cada célula filha recebe exactamente um conjunto de cromossomas recém formados. Qualquer imperfeição no funcionamento do centrómero pode dar origem a células com o número errado de cromossomas, o que é uma marca de células tumorais.

“Mas como é que a célula copia proteínas? E como é que assegura que se produz o número correcto de cópias?”, questiona Mariana Silva, estudante de doutoramento e primeira autora do estudo. “Abordámos a questão recorrendo ao centrómero como modelo, uma vez que se conhece qual a proteína responsável pelo seu comportamento epigenético”, afirma.

A proteína chama-se CENP-A e mantém a “memória molecular” do centrómero, assegurando que é hereditária. Sabia-se já que as células duplicam o seu DNA antes de entrar no processo de divisão celular (mitose) mas a duplicação do centrómero, conduzido pela proteína CENP-A, ocorre apenas a seguir à mitose.



Células humanas em divisão celular (pontos vermelhos marcam centrómeros recentemente formados)Neste estudo, Lars Jansen e a sua equipa mostram que os processos de duplicação de DNA e de CENP-A são controlados pelo mesmo complexo, que opera como um relógio molecular, arrastando a progressão sequencial das diferentes fases do ciclo celular.

As proteínas Cdk (cyclin-dependent kinases, em inglês) são componentes chave deste complexo: quando estão activas (antes de se iniciar a mitose), o DNA é duplicado e a duplicação de CENP-A (isto é, dos centrómeros) é inibida. Reciprocamente, quando as proteínas Cdk estão inactivas (a seguir à mitose), CENP-A é duplicado, mas a duplicação do DNA está bloqueada. Fazendo uma analogia com o ciclo diurno, é como se o DNA se duplicasse à meia noite, e o centrómero ao meio dia, graças ao controlo das proteínas Cdk.

Os investigadores chegaram a este modelo através de uma série de experiências em que inibiram a actividade de Cdk em células humanas e de galinha, em determinados instantes. Verificaram que conseguiam ‘enganar’ as células, induzindo-as a produzirem centrómeros novos, mesmo enquanto duplicavam o seu DNA.

“O que descobrimos foi um mecanismo simples e ordenado, através do qual a célula emparelha a duplicação do DNA, a divisão celular e a construção do centrómero. Ao utilizar o mesmo complexo (as proteínas Cdk) para todos estes processos, a célula confere tempos diferentes, bem definidos, a cada processo, assegurando, desta forma, que se produzem o número correcto de cópias de genes e de centrómeros. Manter estes processos separados temporalmente poderá ser crucial para evitar erros em cada um. E elucidar estes princípios gerais de hereditabilidade epigenética é fundamental para a nossa compreensão da regulação dos genes, da organização dos cromossomas e das causas e origens das várias doenças que resultam de erros nestes mecanismos”, afirma Lars Jansen.