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Os cromossomos são uma forma altamente condensada de DNA e são cruciais para a divisão celular. Durante a mitose, os cromossomos garantem que o material genético seja dividido igualmente entre as células-filhas. Curiosamente, as dimensões e o grau de condensação do DNA nos cromossomos mitóticos variam de organismo para organismo. Como isso é regulado – ou seja, qual fator governa a formação e as dimensões dos cromossomos mitóticos – permanece um mistério.
Uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Yasutaka Kakui do Waseda Institute for Advanced Study, Waseda University; Frank Uhlmann no Laboratório de Segregação de Cromossomos, The Francis Crick Institute; e Toru Hirota, da Divisão de Patologia Experimental, Instituto do Câncer da Fundação Japonesa para Pesquisa do Câncer, partiu para decodificar esse enigma.
Como é que tudo começou? Para Kakui, foi seu fascínio pelos cromossomos que o motivou a fazer essa pesquisa. “Como o DNA genômico é armazenado dentro das células? Esta é uma questão antiga e não resolvida. Para expandir nosso conhecimento de como as células transmitem informações genéticas com precisão para gerações sucessivas, precisamos entender a base molecular para a formação dos cromossomos.” E foi isso que impulsionou este estudo, cujas descobertas foram publicadas no Cell Reports.
Durante a mitose, o DNA sofre compactação significativa para formar cromossomos. Um grande complexo de anel de proteína chamado condensina desempenha um papel fundamental no processo de compactação. Ele se liga a locais específicos no DNA e o comprime formando loops. Assim, os cientistas sabem que a condensina é crucial para a compactação do DNA, que está intimamente relacionada às dimensões cromossômicas – com cromossomos mais espessos sendo mais compactados. Eles também sabem que o padrão dos sítios de ligação da condesina é específico da espécie. Mas o papel exato dos contatos de condensação e cromatina na determinação das dimensões cromossômicas ainda não está claro.
Os pesquisadores exploraram várias facetas dos contatos de condensação e cromatina para abordar as questões em questão. Eles empregaram Hi-C e microscopia de super-resolução para analisar a correlação entre os contatos mitóticos da cromatina e o comprimento do braço cromossômico em ambas as leveduras de brotamento e fissão, S. cerevisiae e S. pombe, respectivamente. Evidências conclusivas foram encontradas indicando que a distância entre os contatos da cromatina é diretamente proporcional ao comprimento do braço tanto na interfase quanto na mitose. Portanto, braços mais curtos têm contatos de curto alcance e braços mais longos têm contatos de longo alcance. Isso foi encontrado para ser espécie-específica.
Agora, distâncias maiores de contatos de cromatina levam a loops de cromatina maiores, ambos indicadores de braços cromossômicos mais largos. Assim, os autores investigaram leveduras de brotamento e de fissão para concluir que, dentro de uma espécie, os braços cromossômicos mais longos eram sempre mais largos. Motivados pela observação bem-sucedida nas leveduras, eles estenderam seu estudo a células humanas, para encontrar as mesmas correlações. “Fizemos a descoberta inesperada de que braços cromossômicos mais longos são sempre mais espessos nas espécies eucarióticas, o que nos ajuda a entender como os cromossomos mitóticos se formam durante as divisões celulares”, explica Kakui. Seu estudo seria o primeiro a estabelecer conclusivamente que o comprimento do braço cromossômico determina a largura do cromossomo mitótico.
Este estudo forneceu informações únicas sobre a estrutura cromossômica mitótica que desafia as perspectivas atuais sobre a formação dos cromossomos mitóticos. Kakui resume: “Nossas descobertas abririam uma nova maneira de evitar abortos cromossômicos, uma causa provável para a formação de células cancerígenas e/ou defeitos congênitos, como a síndrome de Down, por meio do controle da estrutura mitótica dos cromossomos. Isso pode potencialmente mudar os tratamentos médicos para a terapia do câncer e/ou tratamentos de fertilidade.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Waseda. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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