Novas sondas permitem que os cientistas vejam o DNA de quatro fitas interagindo com moléculas dentro de células humanas vivas, desvendando seu papel nos processos celulares.

O DNA geralmente tem a forma cla¡ssica de dupla hanãlice de duas fitas enroladas uma na outra. Embora o DNA possa formar algumas formas mais exa³ticas em tubos de ensaio, poucas são vistas em células vivas reais.

No entanto, o DNA de quatro fitas, conhecido como G-quadruplex, foi recentemente visto se formando naturalmente em células humanas . Agora, em uma nova pesquisa publicada hoje na Nature Communications , uma equipe liderada por cientistas do Imperial College London criou novas sondas que podem ver como os quadruplexes G estãointeragindo com outras moléculas dentro das células vivas.

G-quadruplexes são encontrados em concentrações mais altas nas células cancerosas, portanto, acredita-se que desempenhem um papel na doena§a. As sondas revelam como os quadruplexes G são 'desenrolados' por certas protea­nas e também podem ajudar a identificar moléculas que se ligam aos quadruplexes G, levando a potenciais novos alvos de drogas que podem interromper sua atividade.

Um dos autores principais, Ben Lewis, do Departamento de Quí­mica do Imperial, disse: "Uma forma diferente de DNA tera¡ um impacto enorme em todos os processos que a envolvem - como ler, copiar ou expressar informações genanãticas.

"Ha¡ evidaªncias de que os quadruplexes G desempenham um papel importante em uma ampla variedade de processos vitais para a vida e em uma sanãrie de doena§as, mas o elo que faltava era imaginar essa estrutura diretamente nas células vivas."

Os quadruplexes G são raros dentro das células, o que significa que as técnicas padrãopara detectar essas moléculas tem dificuldade em detecta¡-las especificamente. Ben Lewis descreve o problema como "como encontrar uma agulha em um palheiro, mas a agulha também éfeita de feno".

Para resolver o problema, pesquisadores dos grupos Vilar e Kuimova do Departamento de Quí­mica do Imperial se uniram ao grupo Vannier do Instituto de Ciências Manãdicas de Londres do Medical Research Council.

Eles usaram uma sonda química chamada DAOTA-M2, que fica fluorescente (acende) na presença de G-quadruplexes, mas em vez de monitorar o brilho da fluorescaªncia, eles monitoraram quanto tempo essa fluorescaªncia dura. Este sinal não depende da concentração da sonda ou dos G-quadruplexes, o que significa que pode ser usado para visualizar de forma inequa­voca essas moléculas raras.

 

A Dra. Marina Kuimova, do Departamento de Quí­mica do Imperial, disse: "Ao aplicar esta abordagem mais sofisticada, podemos remover as dificuldades que impediram o desenvolvimento de sondas confia¡veis ​​para esta estrutura de DNA."

A equipe usou suas sondas para estudar a interação de G-quadruplexes com duas protea­nas helicase - moléculas que 'desenrolam' estruturas de DNA. Eles mostraram que se essas protea­nas helicases fossem removidas, mais G-quadruplexes estariam presentes, mostrando que as helicases desempenham um papel no desenrolamento e, portanto, quebrando G-quadruplexes.

O Dr. Jean-Baptiste Vannier, do MRC London Institute of Medical Sciences e do Institute of Clinical Sciences at Imperial, disse: "No passado, ta­nhamos que confiar na observação de sinais indiretos do efeito dessas helicases, mas agora nosdaª uma olhada neles diretamente dentro das células vivas. "

Eles também examinaram a capacidade de outras moléculas de interagir com quadruplexes G em células vivas. Se uma molanãcula introduzida em uma canãlula se liga a essa estrutura de DNA, ela desloca a sonda DAOTA-M2 e reduz seu tempo de vida, ou seja, quanto tempo dura a fluorescaªncia.

Isso permite que as interações sejam estudadas dentro do núcleo das células vivas e que mais molanãculas, como as que não são fluorescentes e não podem ser vistas ao microsca³pio, sejam melhor compreendidas.

O professor Ramon Vilar, do Departamento de Quí­mica do Imperial, explicou: "Muitos pesquisadores tem se interessado no potencial das moléculas de ligação do G-quadruplex como drogas potenciais para doenças como o ca¢ncer. Nosso manãtodo ajudara¡ a progredir na compreensão desses novos potenciais drogas."

Peter Summers, outro autor principal do Departamento de Quí­mica do Imperial, disse: "Este projeto tem sido uma oportunidade fanta¡stica de trabalhar na interseção da química, biologia e física. Nãoteria sido possí­vel sem a experiência e a estreita relação de trabalho de todos os três grupos de pesquisa. "

Os três grupos pretendem continuar trabalhando juntos para melhorar as propriedades de sua sonda e explorar novos problemas biola³gicos e iluminar ainda mais as funções dos quadruplexes G dentro de nossas células vivas . A pesquisa foi financiada pelo Fundo de Excelaªncia da Imperial para Pesquisa de Fronteira.