Tecnologia Científica

Novo método permite o controle preciso do gene pela luz
Pode avançar significativamente na investigação de processos dinâmicos em células vivas. O estudo foi publicado na revista Nature Communications .
Por Universidade de Bonn - 25/09/2020


Crédito domínio público

Um novo interruptor óptico torna possível controlar com precisão a vida útil das cópias genéticas. Eles são usados ​​pela célula como instruções de construção para a produção de proteínas. O método foi desenvolvido por pesquisadores das universidades de Bonn e Bayreuth. Pode avançar significativamente na investigação de processos dinâmicos em células vivas. O estudo foi publicado na revista Nature Communications .

Falando metaforicamente, cada célula humana contém em seu núcleo uma enorme biblioteca com dezenas de milhares de livros - os genes. Cada um desses livros, por sua vez, contém as instruções de construção de uma proteína. Quando a célula necessita de determinada proteína, é feita a transcrição das instruções correspondentes. Essas transcrições são chamadas de mRNAs (o RNA é uma forma ligeiramente modificada de DNA).

Um mecanismo celular garante que as transcrições de mRNA sejam "fragmentadas" novamente após um curto período de tempo. Isso garante que a proteína seja produzida apenas enquanto for realmente necessária. Há várias décadas, os pesquisadores tiveram a ideia de usar este triturador para seus próprios fins: anexando especificamente um marcador a certos mRNAs, eles garantem que as transcrições não sejam usadas como instruções de construção, mas sejam destruídas imediatamente: um processo também conhecido como silenciamento de RNA. A célula então carece da proteína correspondente. Isso torna possível descobrir por qual função ele realmente seria responsável.

Molécula bacteriana como interruptor dependente de luz

A abordagem que os grupos de Bonn e Bayreuth publicaram agora é baseada neste método. No entanto, não é nem de perto tão bruto, mas permite um controle muito mais diferenciado sobre a vida útil das cópias de mRNA. "Usamos uma molécula bacteriana para controlar a fragmentação das transcrições de mRNA com a ajuda da luz", explica o Prof. Dr. Günter Mayer, que chefia o Grupo de Pesquisa em Biologia Química e Química Medicinal no Instituto LIMES da Universidade de Bonn.

A molécula bacteriana com a abreviatura PAL atua como uma espécie de interruptor. Ele muda de forma sob a influência da luz azul. No processo, é exposta uma bolsa que pode se ligar a certas moléculas . "Pesquisamos uma enorme biblioteca de moléculas curtas de RNA produzidas artificialmente, chamadas aptâmeros", disse Mayer. "Eventualmente, encontramos um aptâmero que é uma boa combinação para o bolso na molécula PAL."

Os pesquisadores agora acoplaram este aptâmero a um dos marcadores moleculares que podem se anexar aos mRNAs e, assim, liberá-los para degradação. "Quando irradiamos a célula com luz azul, PAL se liga ao marcador por meio do aptâmero e, portanto, o coloca fora de ação", explica o colega de Mayer, Sebastian Pilsl. "O mRNA não é então destruído, mas traduzido na proteína correspondente." Assim que os pesquisadores desligam a luz azul, o PAL libera o rótulo novamente. Agora ele pode se ligar ao mRNA, que é então fragmentado.

No futuro, isso permitirá que os pesquisadores investiguem exatamente onde e quando uma proteína é necessária em uma célula, simplesmente imergindo uma área da célula em luz azul em um determinado momento e, em seguida, observando as consequências. No estudo atual, eles aplicaram isso a proteínas que desempenham um papel importante na regulação do ciclo celular e na divisão celular. A combinação de aptâmero e marcador de degradação é introduzida na célula por engenharia genética. Isso significa que ele gera o próprio sinal de degradação dependente da luz; não precisa ser fornecido de fora.

As transcrições de genes podem ser especificamente desligadas

O aptâmero pode ser combinado com quaisquer marcadores, cada um dos quais, por sua vez, serve como um sinal triturador para um mRNA específico. “Este método pode, portanto, ser usado para desligar praticamente todas as moléculas de mRNA na célula de maneira controlada”, enfatiza o Prof. Dr. Andreas Möglich, da Universidade de Bayreuth. No estudo piloto publicado recentemente , tudo funcionou de forma simples e confiável. Os pesquisadores, portanto, veem um grande potencial em seu método para a investigação de processos dinâmicos em células e organismos vivos.

 

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