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As células da sua pele são claramente diferentes das células do seu cérebro, embora ambas se desenvolvam na mesma pessoa e carreguem os mesmos genes. Eles são diferentes porque cada tipo de célula expressa um determinado conjunto de genes que é diferente dos expressos pelo outro. Isso é possível graças a mecanismos celulares que regulam fortemente a expressão gênica.
Em um estudo publicado no Anais da Academia Nacional de Ciências, pesquisadores do Baylor College of Medicine no grupo do Dr. Bert O’Malley revelam um novo aspecto-chave do mecanismo de regulação da expressão gênica. As descobertas não apenas contribuem para uma melhor compreensão desse processo biológico essencial, mas também abrem novas possibilidades para estudar alterações na regulação da expressão gênica que levam à doença.
“A expressão genética é controlada em diferentes níveis”, disse o principal autor, Dr. Anil K. Panigrahi, professor assistente do Departamento de Biologia Molecular e Celular da Baylor. “Neste estudo, nos concentramos nos intensificadores, um dos componentes críticos que regulam a expressão gênica. Os intensificadores são segmentos de DNA que ativam a expressão do gene interagindo com o promotor do gene. Os intensificadores e os promotores formam contato físico, que transmite a mensagem à célula de quando expressar o gene e quanto”.
Embora intensificadores e promotores pareçam coordenar suas ações, não está claro como isso acontece. Neste estudo, Panigrahi e seus colegas propõem um mecanismo que explica a estreita conexão entre intensificadores e promotores.
A regulação da expressão gênica mediada por intensificadores tem sido estudada principalmente em células vivas intactas. “No entanto, embora muito tenha sido aprendido com esses sistemas, é difícil controlar certos componentes em células intactas, limitando nossa compreensão mecanicista do processo”, disse Panigrahi. “Por esse motivo, projetamos um ensaio sem células que nos permite controlar a disponibilidade de diferentes componentes de reação e determinar como isso afeta a transcrição”.
“No sistema livre de células, vimos que o intensificador e o promotor fazem contato físico próximo quando o gene está transcrevendo, ou seja, fazendo transcrições de mRNA da sequência de DNA”, disse Panigrahi. “Mas descobrimos que não apenas o gene, mas também o intensificador está sendo transcrito no sistema livre de células, como acontece nas células vivas.”
Além disso, eles descobriram que a transcrição do intensificador reflete a transcrição do promotor. “Se soubermos o status da transcrição do intensificador, saberemos o status da transcrição do promotor e vice-versa”, disse Panigrahi. “Se omitirmos o promotor, então a transcrição do intensificador é acentuadamente reduzida e vice-versa. A transcrição do intensificador e do promotor está fortemente interconectada.”
Estudos anteriores usando ensaios baseados em células sugeriram que a transcrição do intensificador de alguma forma ativava a transcrição do promotor.
“O que estamos dizendo é que isso vale para os dois lados, não apenas para um lado”, disse Panigrahi. “A transcrição do intensificador ativa a transcrição do promotor e vice-versa. Além disso, se a quantidade de transcrição no intensificador for reduzida, a transcrição do promotor também será reduzida e vice-versa. Existe uma interdependência transcricional entre intensificadores e promotores, que não era conhecida antes .”
Os pesquisadores propõem que essa interdependência e especificidade regulatória podem ser explicadas se o intensificador e o promotor estiverem emaranhados em uma bolha transcricional que fornece recursos compartilhados para transcrição e é regulada pelos níveis de transcrição gerados.
“Atualmente, estamos desenvolvendo metodologias adicionais para testar conclusivamente esse modelo de bolha transcricional que permite o emaranhamento dos pares intensificador-promotor participantes”, disse O’Malley, reitor do Departamento de Biologia Molecular e Celular e diretor associado de pesquisa básica no Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center em Baylor. “Nosso ensaio livre de células pode ser usado para estudar as interações promotor-intensificador para qualquer gene de interesse, tanto na saúde quanto na doença”.
David M. Lonard em Baylor também contribuiu para este trabalho.
Este estudo foi financiado pelos National Institutes of Health concede HD007875 e HD08818.
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