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Cientistas descobrem processo fundamental na fabricação de ribossomos e proteínas
A descoberta revela uma função anteriormente desconhecida para a enzima no nucléolo, o local de fabricação do ribossomo dentro das células humanas, onde a enzima não havia sido vista antes.
Por Universidade de Toronto - 16/07/2020


Negin Khosraviani, Karim Mekhail e Karan (Josh) Abraham. Crédito: University of Toronto

Pesquisadores da Universidade de Toronto mostraram que uma enzima chamada RNA polimerase (Pol) II impulsiona a geração dos blocos de construção dos ribossomos, as máquinas moleculares que fabricam todas as proteínas nas células com base no código genético.

A descoberta revela uma função anteriormente desconhecida para a enzima no nucléolo, o local de fabricação do ribossomo dentro das células humanas, onde a enzima não havia sido vista antes. Pol II é uma das três polimerases de RNA que, juntas, permitem que as células transfiram informações genéticas do DNA para o RNA e depois para as proteínas.

"Nosso estudo redefine a divisão do trabalho entre as três principais polimerases de RNA, identificando a Pol II como um fator importante no controle de organizações nucleolares subjacentes à síntese de proteínas", disse Karim Mekhail, professor de medicina laboratorial e patobiologia na Universidade de Stanford. "Ele também fornece uma ferramenta para outros pesquisadores interrogarem a função de certas estruturas de ácidos nucléicos de maneira mais precisa no genoma".

A revista Nature publicou os resultados hoje.

Mekhail e seus colegas descobriram que, dentro do nucléolo, Pol II permite a expressão de genes de RNA ribossômico - um passo fundamental na criação de ribossomos, complexos moleculares essenciais que produzem proteínas em todas as células. Eles demonstraram que Pol II gera loops R - estruturas híbridas de DNA-RNA - que protegem diretamente os genes de RNA ribossômico de desreguladores moleculares chamados RNAs intergênicos não-codificadores dos sentidos (ou sincRNAs).

Esses disruptores são produzidos por Pol I em seqüências intergênicas de DNA não codificantes de proteínas entre genes e se tornam mais ativos em várias condições: interrupção de Pol II, sob estresse ambiental e no sarcoma de Ewing.

"O Pol II freia o Pol I e ​​evita que os RNAs sinc 'afundem' o nucléolo", disse Mekhail, que ocupa a cadeira de pesquisa do Canadá na Spatial Genome Organization. "Foi assim que unimos o nome e a ação dos disruptores em nossas discussões sobre este trabalho".

Mekhail e sua equipe desenvolveram uma nova tecnologia para testar a função dos laços R em locais específicos nos cromossomos, que eles apelidaram de sistema 'laser vermelho'. "A ferramenta existente no campo obliteraria os loops R em todo o genoma, mas queríamos testar a função dos loops R associados a um determinado locus genético", disse Mekhail. "Conseguimos transformar uma tecnologia antiga em um moderno míssil guiado a laser, que ainda estamos trabalhando para melhorar".

Dois estudantes da Universidade de T foram co-autores principais do estudo - Karan (Josh) Abraham e Negin Khosraviani - e Mekhail disseram que fizeram contribuições excepcionais e complementares à pesquisa.

Abraham é MD / Ph.D. aluno que começou a trabalhar no projeto em 2014. "Eu continuei esse trabalho observando o enriquecimento de Pol II nos genes do DNA ribossômico no nucléolo, o que foi convincente", disse Abraham, que terminará seu treinamento médico no próximo ano. "Cabe a cada cientista desafiar os modelos existentes, caso as evidências apoiem ​​uma alternativa."

Khosraviani é uma aluna de doutorado que ingressou no laboratório em 2018 e disse que o trabalho em equipe e o gerenciamento de tempo são críticos. "Não poderíamos concluir esta pesquisa sem a ajuda e a dedicação de todo o nosso laboratório. A coordenação com colaboradores locais e internacionais também foi essencial", disse ela.

A equipe de Mekhail trabalhou com colegas de todo o país e hospitais afiliados no estudo e com colaboradores internacionais da Universidade do Texas em San Antonio e da Universidade de Miami.

Os próximos passos com base nesta pesquisa podem incluir a exploração de sincRNAs e desorganização nucleolar como biomarcadores para vários tipos de câncer, e se os tumores com essas características respondem a medicamentos direcionados a Pol I ou II intergênicos.

"O COVID-19 foi devastador, mas outras doenças não pararam", disse Mekhail, que temporariamente fechou seu espaço físico no laboratório durante a pandemia, mas continuou trabalhando com sua equipe para analisar e publicar resultados. "Por exemplo, o câncer ainda é galopante e afeta a vida das pessoas. Temos que fazer o que pudermos e esperamos construir o progresso que fizemos o mais rápido possível".

 

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