Sabemos há décadas como é a famosa dupla hélice do DNA. Mas observar sua estrutura não significa compreender tudo o que ela faz dentro das células. Um comportamento aparentemente contraditório intrigava cientistas há mais de 20 anos: moléculas de DNA carregadas negativamente conseguem se aproximar, reconhecer sequências compatíveis e permanecer alinhadas. Agora, pesquisadores finalmente conseguiram observar esse encontro diretamente — e descobriram quem funciona como uma espécie de ponte microscópica.
Existe um problema básico: moléculas de DNA deveriam se repelir
Cargas elétricas iguais se repelem.
Como as moléculas de DNA possuem cargas negativas, seria esperado que duas delas evitassem ficar próximas.
Mas dentro das células isso não é tão simples.
Moléculas de DNA precisam interagir e reconhecer sequências correspondentes durante processos importantes relacionados à organização dos cromossomos, recombinação genética, silenciamento de genes e estrutura tridimensional do genoma.
Durante mais de duas décadas, pesquisadores tentaram entender exatamente como duas hélices conseguiam superar essa repulsão elétrica e se alinhar.
Existia uma explicação teórica conhecida como modelo do “zíper de DNA”.
Faltava, porém, uma coisa fundamental: observar o mecanismo acontecendo.
Uma equipe das universidades de Sheffield e York, no Reino Unido, conseguiu justamente isso. Usando microscopia de força atômica de alta resolução, os pesquisadores visualizaram diretamente duas duplas hélices se alinhando.
O DNA parece fechar um zíper microscópico
As imagens mostraram algo extraordinariamente organizado.
As moléculas não simplesmente se aproximaram de maneira aleatória. Elas se alinharam sulco com sulco, acompanhando a estrutura helicoidal do DNA.
Mas ainda restava explicar como duas moléculas negativamente carregadas conseguiam permanecer tão próximas.
Para descobrir, os cientistas combinaram as imagens com simulações de dinâmica molecular capazes de acompanhar o comportamento de átomos e íons.
Foi então que apareceram os pequenos intermediários responsáveis pela aproximação.
Íons metálicos positivamente carregados, incluindo magnésio, cálcio e níquel, podem ocupar regiões entre as moléculas e funcionar como pequenas pontes.
Como esses íons possuem duas cargas positivas, conseguem interagir com ambas as hélices e ajudar a estabilizar sua aproximação.
É quase como colocar pequenos conectores entre duas estruturas que, normalmente, tentariam se afastar.
O mecanismo oferece evidência direta para uma ideia proposta há mais de 20 anos pelo físico Alexey Kornyshev e colaboradores.
Algumas partes do DNA parecem se reconhecer melhor que outras
A descoberta trouxe outra surpresa.
Nem todas as sequências apresentaram a mesma capacidade de interação.
Os pesquisadores encontraram determinadas regiões nas quais as hélices formavam contatos muito mais fortes, criando uma espécie de ponto preferencial de emparelhamento.
Isso sugere que algumas sequências do genoma talvez tenham propriedades estruturais que influenciem onde diferentes moléculas de DNA tendem a interagir.
A ideia é especialmente interessante porque amplia a maneira como pensamos sobre o código genético.
Normalmente associamos sequências de DNA às instruções utilizadas para produzir proteínas ou controlar genes.
Mas algumas regiões poderiam desempenhar também uma função física: ajudar a determinar como o DNA se dobra, se organiza e interage dentro do núcleo.
Isso pode contribuir para entender como estruturas maiores, como os cromossomos, conseguem assumir sua complexa organização tridimensional.
É aqui que o câncer entra na história
A descoberta não significa que cientistas encontraram uma nova cura para o câncer.
A relação é mais indireta — e justamente por isso exige cautela.
O emparelhamento entre moléculas de DNA participa de processos associados à organização dos cromossomos e à regulação do genoma. Quando mutações ou outros problemas alteram esses mecanismos, o funcionamento normal das células pode ser afetado.
Segundo Agnes Noy, da Universidade de York, compreender quais regiões do genoma estão especialmente envolvidas nesse emparelhamento pode ajudar pesquisadores a investigar situações nas quais mutações perturbam processos celulares e contribuem para o desenvolvimento do câncer.
Thomas Catley, coautor do estudo, também ressaltou que ainda existe um longo caminho entre essa descoberta fundamental e qualquer aplicação clínica.
Ou seja, não estamos diante de um tratamento.
Estamos diante de uma peça que faltava para entender melhor o funcionamento físico do DNA — conhecimento que, no futuro, pode ajudar a esclarecer o que acontece quando esse sistema deixa de funcionar corretamente.
A descoberta pode servir para algo muito além da medicina
Existe ainda outra possibilidade fascinante.
Se cientistas compreenderem exatamente como determinadas sequências e íons fazem moléculas de DNA se encaixarem, talvez consigam utilizar esse comportamento para construir estruturas programáveis.
Uma das áreas beneficiadas poderia ser a chamada origami de DNA, técnica que utiliza moléculas de material genético como blocos de construção em nanoescala.
Essas estruturas são estudadas para aplicações que incluem sistemas de transporte direcionado de medicamentos e outras tecnologias biomédicas.
O novo trabalho ajuda justamente porque transforma um mecanismo que durante décadas existiu principalmente como teoria em algo que pode ser observado e estudado diretamente.
A descoberta também muda um pouco a imagem tradicional do DNA.
Ele não é simplesmente uma biblioteca estática onde nossas informações genéticas ficam armazenadas.
Dentro das células, suas moléculas dobram, se movimentam, interagem e reorganizam continuamente.
E agora conseguimos observar um desses movimentos com detalhes inéditos.
Depois de mais de 20 anos tentando entender como duas hélices que deveriam se repelir conseguem se encontrar, os cientistas finalmente viram o pequeno “zíper” molecular entrando em ação.
[Fonte: Newsweek]
