No decorrer de cada divisão celular, as informações genéticas dos cromossomos devem ser distribuídas igualmente entre as células filhas em desenvolvimento. A enzima separase desempenha um papel decisivo nesse processo. Susanne Hellmuth e Olaf Stemmann, da cadeira de genética da Universidade de Bayreuth, descobriram agora um mecanismo anteriormente desconhecido que regula a atividade da separase. Essas descobertas fundamentais acrescentam um novo aspecto ao nosso entendimento atual da herança cromossômica. Os cientistas apresentaram seu estudo na revista Nature.
Crucial para o desenvolvimento de células saudáveis: a regulação da separase
A divisão celular é essencial para o crescimento e a reprodução humana. Antes de uma célula começar a se dividir, a informação genética armazenada nos cromossomos é duplicada. Quando esse processo é concluído, cada cromossomo consiste em dois fios de DNA idênticos, os cromátides irmãos. A coesina, um anel constituído por várias proteínas, envolve cada cromossomo e mantém o par de cromátides juntos. Já durante a preparação para a divisão celular, a coesina é removida dos braços dos cromossomos. No entanto, a separação completa das cromátides irmãs só pode ocorrer quando a coesina que permanece no meio dos cromossomos é cortada pela enzima separase. As cromatídeos migram para as duas extremidades opostas do aparato do fuso, onde formam a base genética das células filhas em formação.
O desenvolvimento saudável das células filhas é garantido apenas se elas não contiverem defeitos genéticos. Para que essa condição seja atendida, a separase deve se tornar ativa exatamente no momento certo. Se as cromátides irmãs são separadas muito cedo, elas podem ser distribuídas apenas aleatoriamente. As células filhas resultantes contêm o número errado de cromossomos e morrem, ou podem se transformar em células tumorais. Somente a regulamentação estrita da separase evita essas falhas genéticas.
Um “espírito guardião” suprime a separação cromatídica prematura da irmã
As pesquisadores de Bayreuth, Susanne Hellmuth e Olaf Stemmann, em cooperação com geneticistas da Universidade de Salamanca / Espanha, descobriram agora que a proteína shugoshin (japonesa para “espírito guardião”) tem exatamente essa função reguladora. Shugoshin faz com que a separase permaneça inativa até a hora certa para a divisão da coesina. Com essa descoberta, os cientistas conseguiram resolver um importante quebra-cabeça da genética: até agora, apenas a proteína securin era conhecida por suprimir a atividade prematura da separase. Por conseguinte, acreditava-se que a separase era regulada exclusivamente pela securina. No entanto, essa visão contradiz a observação de que a separase permanece adequadamente regulada mesmo quando a securina não está presente. O estudo agora publicado na “Nature” fornece a explicação: Shugoshin e securin impedem a separase de iniciar o processo de segregação cromossômica no momento errado. E se a securina falhar, até a shugoshin sozinha é capaz de regular a atividade da separase nas células humanas.
“Estamos lidando com um tipo de redundância que não é incomum no ciclo celular: para que um processo vital prossiga de uma maneira bem ordenada, a natureza o salvaguarda, controlando-o simultaneamente de duas ou mais maneiras diferentes”. Isso torna o processo particularmente robusto, mas também difícil de estudar, porque distúrbios individuais não têm efeito visível “, disse Susanne Hellmuth, primeira autora do estudo.
Controle duplo através do ponto de verificação do eixo De fato, Hellmuth e Stemmann fizeram uma descoberta adicional: é o ponto de verificação do conjunto do eixo (SAC) que controla a influência reguladora da shugoshin, bem como a da securina. Essa descoberta confirma a suposição bem estabelecida na pesquisa de que o SAC tem, por assim dizer, soberania sobre todos os processos envolvidos na herança cromossômica. Já se sabia há algum tempo que o SAC estabiliza primeiro a securina e não permite sua degradação até que chegue a hora da divisão da coesina pela separase. A publicação “Nature” mostra agora como o ponto de verificação faz com que a shugoshin suprima a atividade prematura da separase: associando a shugoshin ao componente SAC Mad2. “Fiquei particularmente satisfeito ao ouvir uma observação sobre a nossa publicação por um árbitro de que os livros didáticos agora terão que ser reescritos”, diz Olaf Stemmann. “Nossa pesquisa adicional mostrará como nossas descobertas fundamentais também podem ser direcionadas à terapia do câncer”. Este estudo de acompanhamento da dupla de pesquisadores de Bayreuth também será publicado em breve na Nature.
Publicado em 11/04/2020 16h04
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