Pesquisadores da Universidade de Toronto criaram um cata¡logo funcional de primeira classe de protea­nas que ativam a expressão gaªnica, com implicações para terapia personalizada para câncer e outras doenças que ocorrem quando genes errados são ativados.

Tambanãm conhecidas como ativadores transcricionais por sua capacidade de induzir a transcrição de genes em mensagens de RNA, essas protea­nas são essenciais para que as células funcionem adequadamente. No entanto, pouco se sabe sobre essas protea­nas, e não estava claro quantos ativadores podem existir nas células humanas osatéagora.

A pesquisa foi liderada por Mikko Taipale, professor associado de genanãtica molecular no Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research da Temerty Faculty of Medicine, em colaboração com Anne-Claude Gingras, pesquisadora saªnior do Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute, Sinai. Health System e professor de genanãtica molecular na U of T.

O trabalho foi liderado pelo estudante de pós-graduação de Taipale, Nader Alerasool, que defendeu seu doutorado. tese no maªs passado osum dia depois que o estudo foi publicado online na revista Molecular Cell , e antes da publicação impressa esta semana.

No artigo, os pesquisadores descrevem o primeiro estudo imparcial em escala de proteoma que expandiu o número de ativadores transcricionais conhecidos de um punhado para cerca de 250. Eles também estabeleceram como essas protea­nas se combinam com outros mecanismos celulares para ativar genes e como a regulação incorreta de protea­nas pode levar ao ca¢ncer.

"Este estudo foi uma expedição de pesca cla¡ssica onde não saba­amos o que ira­amos encontrar", disse Taipale, que detanãm a Ca¡tedra de Pesquisa do Canada¡ em Protea´mica Funcional e Homeostase de Protea­nas. "Os revisores de subsa­dios normalmente desaprovam pesquisas que não são baseadas em hipa³teses, mas essa éa beleza da protea´mica. Ela permite que vocêlance uma rede de maneira imparcial, e encontramos algumas coisas interessantes.

"Agora temos uma melhor compreensão de quais protea­nas são ativadores muito fortes. E podemos comea§ar a entender os mecanismos pelos quais elas ativam a transcrição."

Para encontrar os ativadores, os pesquisadores testaram a maioria de 20.000 protea­nas humanas por sua capacidade de ativar a expressão gaªnica em células humanas. Muitos ativadores eram fatores de transcrição (TFs), que se ligam diretamente ao DNA e ativam seus genes-alvo, enquanto outros eram protea­nas auxiliares, ou cofatores, que ligam TFs e ativam seus alvos juntos.

Eles também descobriram que TFs que são altamente semelhantes podem conversar com diferentes cofatores, explicando por que dois TFs com especificidades de ligação ao DNA essencialmente idaªnticas podem desencadear programas de expressão gaªnica distintos.

"Esses ativadores não são ativadores em todos os contextos. Pode ser que em um gene X eles sejam ativados, mas no gene Y eles podem realmente reprimir", disse Taipale.

A ativação transcricional ocorre por meio da interação dos chamados doma­nios de transativação, que estãopresentes nos TFs, com os ativadores. Como as sequaªncias de doma­nios de ativação não são conservadas, elas não podem ser identificadas por manãtodos computacionais.

Por esse motivo, a equipe recorreu a cortar 75 ativadores em pedaço s e testou a capacidade de cada pea§a de ativar a transcrição. Eles identificaram cerca de 40 doma­nios de ativação dessa maneira.

Eles também usaram AlphaFold, uma ferramenta bioinforma¡tica revoluciona¡ria desenvolvida para a previsão de estruturas de protea­nas, para encontrar as interfaces de interação entre os TFs e seus ativadores. Embora o AlphaFold não tenha sido projetado para prever interações protea­na-protea­na, esse recurso inesperado foi um destaque para Taipale, que disse que o software se tornara¡ a ferramenta padrãopara esses tipos de estudos para encontrar conexões funcionais entre protea­nas.

"Isso era quase impossí­vel de fazer computacionalmente", disse Taipale.

Embora muitas das protea­nas identificadas sejam novas, algumas delas foram previamente detectadas em tumores em que um TF e sua protea­na auxiliar estãopermanentemente unidos em uma protea­na de fusão oncogaªnica que acaba ativando os genes errados.

Montar o quebra-cabea§a de como os TFs interagem com diferentes ativadores pode ser um passo importante para uma terapia personalizada. Um desafio no desenvolvimento terapaªutico tem sido que os TFs não são passa­veis de direcionamento por drogas de pequenas molanãculas.

"Os fatores de transcrição são realmente difa­ceis de atingir porque muitas vezes não tem bolsaµes droga¡veis, mas muitos dos coativadores são enzimas, o que significa que eles tem bolsaµes que podem ser direcionados", disse Taipale. "Por exemplo, quando vocêtem uma fusão de câncer do fator de transcrição com o coativador e entende o coativador com o qual o fator de transcrição interage, vocêpode direcionar o coativador para interromper a proliferação celular".