Novas descobertas em relação ao DNA

Conheça a história da descoberta do material genético e entenda sua estrutura e funções.

Em 1953, o químico Linus Pauling chegou a publicar um estudo propondo que a molécula de DNA era formada por uma estrutura em tripla hélice. No mesmo ano, o trabalho de Linus caiu em total descrença após a publicação do trabalho do biólogo James Watson e do físico Francis Crick, que conseguiram demonstrar a estrutura do DNA como uma molécula em dupla hélice.

Mesmo após o trabalho de Pauling ter caído em descrença, vários pesquisadores continuaram, no final dos anos 50 e durante toda a década de 60, tentando compreender melhor a estrutura do DNA. Alguns experimentos dessa época conseguiram demonstrar, inicialmente, que o RNA podia sim formar hélices triplas. Outros experimentos demonstravam ainda que podiam existir também fitas híbridas de RNA ou DNA, e até mesmo fitas triplas contendo apenas DNA.

Em 1974, Bernard David Stollar, da Universidade Tufts (EUA), conseguiu desenvolver anticorpos que eram capazes de interagir com as moléculas de tripa hélice. Entretanto, segundo o trabalho de Bernard, esses anticorpos ligavam-se às triplas hélices híbridas, formadas por uma fita de DNA e duas de RNA. Apenas alguns anos mais tarde, no final dos anos 80, quando José Mariano Amabis passou um ano trabalhando no laboratório de Stollar, é que ele descobriu que o anticorpo desenvolvido pelo pesquisador norte-americano conseguia reconhecer também triplas hélices formadas apenas por DNA. As descobertas de Amabis ficaram mais de vinte anos esquecidas em cadernos de anotações no laboratório do brasileiro.

Ao longo dos anos, vários grupos de cientistas indicaram a existência das triplas hélices em animais vivos e tentaram explicar possíveis funções para essa conformação do DNA. Em 2008, um grupo da Universidade do Colorado (EUA), comandado por Thomas Cech, publicou um artigo na revista Nature Structural & Molecular Biology sugerindo uma possível função da tripla hélice de RNA na ação da telomerase, enzima que atua na regeneração do DNA presente nos telômeros.

Em 2009, Eduardo Gorab e Amabis, pesquisadores do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB/USP - Brasil), publicaram na Chromosome Research resultados que comprovavam que três fitas de bases nitrogenadas podem se espiralar em determinadas zonas do material genético de moscas Drosophila melanogaster e Rhynchosciara americana. O trabalho trazia ainda a informação de que esse tipo de conformação do DNA foi observado principalmente na heterocromatina, região do cromossomo que se encontra bastante compactada e que não apresenta atividade gênica, o que corroboraria a ideia de que a tripla hélice funciona como um mecanismo que inibe a expressão gênica.

Com tantas informações e descobertas sobre o DNA, muitos grupos de pesquisas ainda investem todos seus esforços na tentativa de compreender melhor o material genético. Graças a isso, em 2013 foram publicados vários artigos relacionados a essa área do conhecimento.
Em 20 de janeiro, por exemplo, foi publicado um artigo na Nature Chemistry sobre o trabalho desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Cambridge (Inglaterra), em que há evidências de que o DNA humano pode se organizar na forma de hélice quádrupla, cientificamente denominada de G-quadruplex. Segundo a pesquisa, o DNA pode assumir essa conformação em regiões ricas em nucleotídeos guanina (G). Essa estrutura de DNA foi observada em várias regiões do genoma e em diversas fases do ciclo de divisão celular. Entretanto, ela está mais presente no momento de replicação do DNA, pouco antes da divisão celular. Até o momento, os pesquisadores ainda não sabem explicar por que existe esse tipo de conformação no material genético humano.

Apenas sete dias após a publicação do trabalho realizado pelos ingleses, um grupo de pesquisa coordenado por Maria-Elena Torres-Padilla, da Universidade de Estrasburgo (França), que contou também com a colaboração de Eduardo Gorab (IB/USP), publicou um artigo na Natural Structural & Molecular Biology. Nesse trabalho, os pesquisadores tinham como objetivo estudar o papel das triplas hélices em camundongos. Através dos dados obtidos, os pesquisadores perceberam que o anticorpo detectou triplas hélices nos animais durante a fase de desenvolvimento embrionário, sugerindo que a tripla hélice tenha papel no controle da expressão gênica. Outro ponto importante desse trabalho é que o controle da expressão gênica no desenvolvimento embrionário nessa fase se dá via expressão de sequências repetitivas presentes no material genético, que até tempos atrás eram tratadas como lixo do material genético, sem que os geneticistas dessem a verdadeira importância a elas.

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Watson e Crick em um Simpósio de Biologia Molecular (1983). A publicação do trabalho do biólogo James Watson e do físico Francis Crick demonstrava a estrutura do DNA como uma molécula em dupla hélice

Conheça a história da descoberta do material genético e entenda sua estrutura e funções.Em 1953, o químico Linus Pauling chegou a publicar um estudo propondo que a molécula de DNA era formada por uma estrutura em tripla hélice. No mesmo ano, o trabalho de Linus caiu em total descrença após a publicação do trabalho do biólogo James Watson e do físico Francis Crick, que conseguiram demonstrar a estrutura do DNA como uma molécula em dupla hélice.

Mesmo após o trabalho de Pauling ter caído em descrença, vários pesquisadores continuaram, no final dos anos 50 e durante toda a década de 60, tentando compreender melhor a estrutura do DNA. Alguns experimentos dessa época conseguiram demonstrar, inicialmente, que o RNA podia sim formar hélices triplas. Outros experimentos demonstravam ainda que podiam existir também fitas híbridas de RNA ou DNA, e até mesmo fitas triplas contendo apenas DNA.

Em 1974, Bernard David Stollar, da Universidade Tufts (EUA), conseguiu desenvolver anticorpos que eram capazes de interagir com as moléculas de tripa hélice. Entretanto, segundo o trabalho de Bernard, esses anticorpos ligavam-se às triplas hélices híbridas, formadas por uma fita de DNA e duas de RNA. Apenas alguns anos mais tarde, no final dos anos 80, quando José Mariano Amabis passou um ano trabalhando no laboratório de Stollar, é que ele descobriu que o anticorpo desenvolvido pelo pesquisador norte-americano conseguia reconhecer também triplas hélices formadas apenas por DNA. As descobertas de Amabis ficaram mais de vinte anos esquecidas em cadernos de anotações no laboratório do brasileiro.

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Cromossomos X e Y com evidência (em amarelo) dos telômeros

Ao longo dos anos, vários grupos de cientistas indicaram a existência das triplas hélices em animais vivos e tentaram explicar possíveis funções para essa conformação do DNA. Em 2008, um grupo da Universidade do Colorado (EUA), comandado por Thomas Cech, publicou um artigo na revista Nature Structural & Molecular Biology sugerindo uma possível função da tripla hélice de RNA na ação da telomerase, enzima que atua na regeneração do DNA presente nos telômeros.

Em 2009, Eduardo Gorab e Amabis, pesquisadores do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB/USP - Brasil), publicaram na Chromosome Research resultados que comprovavam que três fitas de bases nitrogenadas podem se espiralar em determinadas zonas do material genético de moscas Drosophila melanogaster e Rhynchosciara americana. O trabalho trazia ainda a informação de que esse tipo de conformação do DNA foi observado principalmente na heterocromatina, região do cromossomo que se encontra bastante compactada e que não apresenta atividade gênica, o que corroboraria a ideia de que a tripla hélice funciona como um mecanismo que inibe a expressão gênica.

Com tantas informações e descobertas sobre o DNA, muitos grupos de pesquisas ainda investem todos seus esforços na tentativa de compreender melhor o material genético. Graças a isso, em 2013 foram publicados vários artigos relacionados a essa área do conhecimento.
Em 20 de janeiro, por exemplo, foi publicado um artigo na Nature Chemistry sobre o trabalho desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Cambridge (Inglaterra), em que há evidências de que o DNA humano pode se organizar na forma de hélice quádrupla, cientificamente denominada de G-quadruplex. Segundo a pesquisa, o DNA pode assumir essa conformação em regiões ricas em nucleotídeos guanina (G). Essa estrutura de DNA foi observada em várias regiões do genoma e em diversas fases do ciclo de divisão celular. Entretanto, ela está mais presente no momento de replicação do DNA, pouco antes da divisão celular. Até o momento, os pesquisadores ainda não sabem explicar por que existe esse tipo de conformação no material genético humano.

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Os métodos modernos de pesquisa permitem entender melhor a estrutura do material genético e suas funções

Apenas sete dias após a publicação do trabalho realizado pelos ingleses, um grupo de pesquisa coordenado por Maria-Elena Torres-Padilla, da Universidade de Estrasburgo (França), que contou também com a colaboração de Eduardo Gorab (IB/USP), publicou um artigo na Natural Structural & Molecular Biology. Nesse trabalho, os pesquisadores tinham como objetivo estudar o papel das triplas hélices em camundongos. Através dos dados obtidos, os pesquisadores perceberam que o anticorpo detectou triplas hélices nos animais durante a fase de desenvolvimento embrionário, sugerindo que a tripla hélice tenha papel no controle da expressão gênica. Outro ponto importante desse trabalho é que o controle da expressão gênica no desenvolvimento embrionário nessa fase se dá via expressão de sequências repetitivas presentes no material genético, que até tempos atrás eram tratadas como lixo do material genético, sem que os geneticistas dessem a verdadeira importância a elas.