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Explorando a função dupla da proteína CTCF
Os pesquisadores usaram uma estratégia baseada na tecnologia CRISPR / Cas9 para interromper cinco locais contíguos onde os CTCFs se ligam ao genoma, para controlar a ativação de uma família de genes conhecida como cluster HoxD
Por Ecole Polytechnique Federale de Lausanne - 27/10/2021


Um embrião de camundongo. Crédito: Denis Duboule (EPFL / UniGe)

Os rápidos avanços científicos que se seguiram ao mapeamento do genoma humano revelaram o quão incrivelmente complexo é o mundo da genética. Agora sabemos que as proteínas não são apenas produtos de genes, mas também interagem com os genes, influenciando e regulando o ritmo de sua expressão. Um exemplo típico disso são os fatores de transcrição, que iniciam a transcrição de genes do DNA em mRNA - o primeiro passo para a produção de uma proteína.

Mas como os genes "sabem" quando ligar, o que fazer e quando parar? Como eles funcionam como parte de uma intrincada maquinaria molecular sem serem confundidos com outros genes próximos? Essas são as questões que impulsionam um novo estudo do professor Denis Duboule, que dirige grupos de pesquisa na EPFL e na Universidade de Genebra. Seu trabalho foi publicado na Genes & Development .

Rita Amandio, Leo Beccari e seus colegas deste laboratório estavam interessados ​​em uma proteína de dedo de zinco específica conhecida como CTCF, que é peculiar porque é realmente uma proteína multifuncional; dependendo das necessidades da célula, ele pode ativar a transcrição do gene ou reprimi-lo.

No genoma, existem locais específicos onde o CTCF pode se ligar, os quais desempenham papéis importantes no empacotamento do DNA no núcleo da célula como cromatina. Mas o que interessou aos pesquisadores foi que o CTCF e seus locais de ligação também podem bloquear a comunicação entre sequências curtas de DNA conhecidas como promotores e intensificadores de genes . Os potenciadores são onde as proteínas ativadoras se ligam para aumentar a probabilidade de um gene ser transcrito; os promotores são onde os fatores de transcrição se ligam para iniciar o processo.

Os pesquisadores usaram uma estratégia baseada na tecnologia CRISPR / Cas9 para interromper cinco locais contíguos onde os CTCFs se ligam ao genoma, para controlar a ativação de uma família de genes conhecida como cluster HoxD. Esses genes codificam proteínas importantes na organização das estruturas durante o desenvolvimento do embrião de mamífero. Os fatores de transcrição também são altamente conservados, o que significa que eles não diferem significativamente entre as espécies de vertebrados.

O estudo mostrou que os locais de ligação do CTCF dentro dos clusters Hox são necessários para os potenciadores serem capazes de selecionar os subgrupos certos de genes-alvo, especialmente se esses potenciadores são remotos e não nas proximidades como seus genes-alvo.

Mas, dada a função dupla do CTCF, nem todos os seus locais de ligação atuam para promover a ativação do gene e alguns têm um efeito inibitório na transcrição do gene , concluiu o estudo. As duas funções parecem depender do tipo de tecido em que os genes operam, o que significa que alguns locais de ligação do CTCF podem exibir atividades opostas em diferentes tecidos.

O estudo revelou que, embora os sites CTCF dentro do cluster Hox atuem em várias funções, todos juntos contribuem para a criação do que é conhecido como "fronteira TAD" (TAD significa "domínio topologicamente associado). Esta é uma região definida no genoma dentro do qual os genes podem interagir uns com os outros, ajudando a organizar a enorme complexidade da "dança genética".

"A variedade de tarefas descobertas para esses locais do CTCF pode explicar sua incrível conservação evolutiva entre os aglomerados Hox de todos os vertebrados", concluem os autores.

 

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