Uma nova pesquisa identificou e descreveu um processo celular que, apesar do que dizem os livros, permaneceu indescrita­vel para os cientistas atéagora - precisamente como a ca³pia de material genanãtico que, uma vez iniciada, édevidamente desligada.

A descoberta diz respeito a um processo-chave essencial a  vida: a fase de transcrição da expressão gaªnica, que permite a s células viver e fazer seu trabalho.

Durante a transcrição, uma enzima chamada RNA polimerase envolve a dupla hanãlice do DNA, usando uma fita para combinar os nucleota­deos para fazer uma ca³pia do material genanãtico - resultando em uma fita recanãm-sintetizada de RNA que se quebra quando a transcrição estãocompleta. Esse RNA permite a produção de protea­nas, que são essenciais para toda a vida e realizam a maior parte do trabalho dentro das células.

Assim como acontece com qualquer mensagem coerente, o RNA precisa comea§ar e parar no lugar certo para fazer sentido. Uma protea­na bacteriana chamada Rho foi descoberta hámais de 50 anos devido a  sua capacidade de interromper ou encerrar a transcrição. Em todos os livros, Rho éusado como um terminador de modelo que, usando sua força motora muito forte, se liga ao RNA e o puxa para fora da RNA polimerase. Mas um olhar mais atento por esses cientistas mostrou que Rho não seria capaz de encontrar os RNAs que precisa para liberar usando o mecanismo de livro dida¡tico.

"Comea§amos a estudar Rho e percebemos que não pode funcionar da maneira que as pessoas nos dizem que funciona", disse Irina Artsimovitch, co-autora principal do estudo e professora de microbiologia da Universidade Estadual de Ohio.

A pesquisa, publicada online pela revista Science hoje, 26 de novembro de 2020, determinou que, em vez de se ligar a um pedaço especa­fico de RNA perto do final da transcrição e ajuda¡-lo a se desenrolar do DNA, Rho na verdade "pega carona" na RNA polimerase para o duração da transcrição. Rho coopera com outras protea­nas para eventualmente persuadir a enzima a passar por uma sanãrie demudanças estruturais que terminam em um estado inativo, permitindo a liberação do RNA.

A equipe usou microsca³pios sofisticados para revelar como Rho atua em um complexo de transcrição completo composto de RNA polimerase e duas protea­nas acessãorias que viajam com ele durante a transcrição.

"Esta éa primeira estrutura de um complexo de terminação em qualquer sistema, e era para ser impossí­vel de obter porque se desfaz muito rapidamente", disse Artsimovitch.

"Ele responde a uma questãofundamental - a transcrição éfundamental para a vida, mas se não fosse controlada, nada funcionaria. A RNA polimerase por si são tem que ser completamente neutra. Ela tem que ser capaz de fazer qualquer RNA, incluindo aqueles que estãodanificados ou pode prejudicar a canãlula. Ao viajar com a RNA polimerase, Rho pode dizer se vale a pena fazer o RNA sintetizado - e se não, Rho o libera. "

Artsimovitch fez muitas descobertas importantes sobre como a RNA polimerase completa a transcrição com tanto sucesso. Ela não se propa´s a contrariar anos de compreensão sobre o papel de Rho na rescisão atéque um estudante de graduação em seu laboratório identificou mutações surpreendentes em Rho enquanto trabalhava em um projeto de genanãtica.

Rho éconhecido por silenciar a expressão de genes de virulência em bactanãrias, essencialmente mantendo-os dormentes atéque sejam necessa¡rios para causar infecção. Mas esses genes não tem nenhuma seqa¼aªncia de RNA que Rho éconhecido por ligar preferencialmente. Por causa disso, disse Artsimovitch, nunca fez sentido que Rho procure apenas sequaªncias especa­ficas de RNA, mesmo sem saber se elas ainda estãoligadas a  RNA polimerase.

Na verdade, a compreensão cienta­fica do mecanismo Rho foi estabelecida usando experimentos bioquímicos simplificados que frequentemente omitiam a RNA polimerase - em essaªncia, definindo como um processo termina sem fatorar o pra³prio processo.

Neste trabalho, os pesquisadores usaram microscopia crioeletra´nica para capturar imagens da RNA polimerase operando em um molde de DNA em Escherichia coli, seu sistema modelo. Essa visualização de alta resolução, combinada com computação de ponta, tornou possí­vel a modelagem precisa da terminação da transcrição .

"A RNA polimerase se move, combinando centenas de milhares de nucleota­deos em bactanãrias. O complexo éextremamente esta¡vel porque tem que ser - se o RNA éliberado, ele éperdido", disse Artsimovitch. "Ainda assim, Rho écapaz de desmontar o complexo em questãode minutos, se não segundos. Vocaª pode olhar para ele, mas não pode obter um complexo esta¡vel para analisar."

Usar um manãtodo inteligente para capturar complexos antes de eles se desfazerem permitiu aos cientistas visualizar sete complexos que representam etapas sequenciais na via de terminação, comea§ando com o envolvimento de Rho com a RNA polimerase e terminando com uma RNA polimerase completamente inativa . A equipe criou modelos com base no que viram e, em seguida, certificou-se de que esses modelos estavam corretos usando manãtodos genanãticos e bioquí­micos.

Embora o estudo tenha sido conduzido em bactanãrias, Artsimovitch disse que esse processo de terminação provavelmente ocorrera¡ em outras formas de vida.

"Parece ser comum", disse ela. "Em geral, as células usam mecanismos de funcionamento semelhantes de um ancestral comum. Todas aprenderam os mesmos truques, desde que esses truques fossem aºteis."