doi.org/10.1038/s41586-024-07532-8
Credibilidade: 999
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A HiDEF-seq, uma técnica inovadora da NYU Langone Health, identifica as primeiras alterações no DNA que precedem as mutações, melhorando a compreensão dos distúrbios genéticos e do envelhecimento
Mutações são alterações nas “letras” moleculares que compõem o código do DNA, que serve como modelo para todas as células vivas. Embora algumas dessas mudanças tenham impacto mínimo, outras podem resultar em doenças, como câncer. Um estudo recente introduziu uma nova técnica, chamada HiDEF-seq, que pode detectar precisamente as primeiras mudanças moleculares no código do DNA que ocorrem antes das mutações.
Os autores do estudo dizem que sua técnica HiDEF-seq, abreviação de Hairpin Duplex Enhanced Fidelity Sequencing, pode avançar nossa compreensão das causas básicas das mutações, tanto em células saudáveis “”quanto em câncer, e como as mudanças genéticas se acumulam naturalmente nas células humanas à medida que as pessoas envelhecem.
Liderado por uma equipe de pesquisadores da NYU Langone Health, com colaboradores na América do Norte e Dinamarca, o trabalho ajuda a resolver as primeiras etapas de como as mutações ocorrem no DNA.
Compreendendo a estrutura do DNA e a formação de mutações
O novo estudo é baseado no entendimento de que o DNA é composto de duas fitas de letras moleculares, ou bases. Cada fita é composta de quatro tipos de letras: adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C). As bases de cada fita formam pares com bases na outra fita em um padrão específico, com As pareando com Ts e Gs pareando com Cs.
Isso permite que o código de DNA seja replicado e passado com precisão de uma geração de células para a próxima. É importante ressaltar que mutações são alterações no código de DNA que estão presentes em ambas as fitas de DNA. Por exemplo, um par de bases de G e C, com um G em uma fita pareado com um C na outra fita, pode sofrer mutação para um par de bases A e T.
No entanto, os pesquisadores dizem que a maioria das mutações tem suas origens em alterações de DNA que estão presentes em apenas uma das duas fitas de DNA, e essas alterações de fita simples, como um par de bases G e T incompatíveis, não podem ser identificadas com precisão usando técnicas de teste anteriores.
Essas alterações podem ocorrer quando uma fita de DNA não é copiada corretamente durante a replicação, quando uma célula se divide em duas células ou quando uma das duas fitas de DNA é danificada pelo calor ou por outros produtos químicos no corpo. Se essas alterações de fita simples de DNA não forem reparadas pela célula, elas correm o risco de se tornarem mutações permanentes de fita dupla.
Capacidades de detecção do HiDEF-seq
Publicado no periódico Nature, a técnica HiDEF-seq demonstrou detectar mutações de fita dupla com precisão extremamente alta, com uma estimativa de um erro de gravação por 100 trilhões de pares de bases analisados. Além disso, o HiDEF-seq detectou alterações no código de letras do DNA enquanto elas estavam presentes em apenas uma das duas fitas de DNA, antes de se tornarem mutações permanentes de fita dupla.
Nossa nova técnica de sequenciamento HiDEF-seq nos permite ver as primeiras impressões digitais de mudanças moleculares no DNA quando as mudanças estão apenas em fitas simples de DNA, – disse o autor sênior do estudo Gilad Evrony, MD, PhD, um membro principal do Centro de Genética Humana e Genômica da NYU Grossman School of Medicine.
Foco da pesquisa e experimentos usando HiDEF-seq
Como as pessoas com síndromes genéticas ligadas ao câncer são conhecidas por terem maiores taxas de mutações em suas células do que células em pessoas sem predisposição ao câncer, os pesquisadores começaram seus experimentos descrevendo as mudanças de DNA em células saudáveis “”de pessoas com essas síndromes. Especificamente, os pesquisadores trabalharam com células saudáveis “”de pessoas com polipose associada à revisão de polimerase (PPAP), uma condição hereditária ligada a um risco aumentado de câncer colorretal e deficiência congênita de reparo de incompatibilidade (CMMRD), outra condição hereditária que aumenta a probabilidade de vários tipos de câncer em crianças.
Usando HiDEF-seq, os pesquisadores encontraram um número maior de alterações de DNA de fita simples em suas células, como um T pareado com um C no lugar do G original pareado com um C, do que nas células de pessoas que não tinham nenhuma das síndromes. Além disso, o padrão dessas alterações de fita simples era semelhante ao padrão observado nas mutações de DNA de fita dupla para pessoas com qualquer uma das síndromes.
Experimentos subsequentes foram realizados em espermatozoides humanos, que são conhecidos por terem uma das menores taxas de mutação de fita dupla de qualquer tipo de célula humana. Os pesquisadores descobriram que o padrão de dano químico, chamado desaminação de citosina, observado por HiDEF-seq em estandes únicos de DNA no esperma, correspondia de perto ao dano observado no DNA do sangue intencionalmente danificado pelo calor. Isso, dizem os pesquisadores, sugere que os dois padrões de dano químico ao DNA, um natural e o outro induzido, ocorrem por meio de um processo semelhante.
Nosso estudo estabelece a base para o uso da técnica HiDEF-seq em experimentos futuros para transformar nossa compreensão de como os danos e mutações no DNA surgem, disse Evrony, que também é professor assistente no Departamento de Pediatria e no Departamento de Neurociência e Fisiologia da Escola de Medicina Grossman da NYU.
Publicado em 22/08/2024 15h57
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