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Estudo inovador revela dinâmica de 'licenciamento' de replicação de DNA

Estudo inovador revela dinâmica de 'licenciamento' de replicação de DNA

Um novo estudo de cientistas da UNC School of Medicine iluminou um importante processo que ocorre durante a divisão celular e é uma provável fonte de danos ao DNA em algumas circunstâncias, incluindo câncer.

Os cientistas, que relataram suas descobertas na Nucleic Acids Research , criaram uma plataforma experimental sofisticada para estudar o processo chamado "licenciamento de origem". As células usam esse processo para regular ou "licenciar" a replicação de seus genomas durante a divisão celular.

Os pesquisadores revelaram pela primeira vez a dinâmica desse processo. Eles mostraram em particular como essas dinâmicas diferem - e trazem diferentes riscos de danos ao DNA durante a replicação - nos dois estados básicos do DNA genômico, o estado "eucromatina", que é relativamente solto e aberto para a atividade gênica, e a "heterocromatina". estado que é enrolado com mais força para silenciar a atividade do gene.

“Nossas descobertas podem ajudar a explicar, por exemplo, por que certas porções do genoma são relativamente suscetíveis a danos no DNA durante a replicação em algumas células cancerígenas”, disse o autor sênior do estudo, Jean Cook, PhD, professor de bioquímica e biofísica da UNC School of Medicine. e membro do UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center.

O licenciamento de origem ocorre na fase inicial e preparatória da replicação celular, conhecida como fase G1. Envolve conjuntos de enzimas especiais que se ligam ao DNA em cromossomos em vários locais onde a cópia de DNA deve se originar. As enzimas essencialmente licenciam a cópia do DNA para que as células não copiem seus genomas mais de uma vez.

Cook e outros cientistas descreveram em estudos anteriores o processo básico de licenciamento de origem e identificaram proteínas que fazem isso acontecer. Mas este estudo, pela primeira vez, revelou em detalhes como o processo se desenrola ao longo do tempo nas células enquanto elas se preparam para a divisão celular. O primeiro autor do estudo, Liu Mei, PhD, pós-doutorando no laboratório Cook, combinou técnicas de imagem microscópica estática e de lapso de tempo para realizar esse feito.

"O que Liu fez foi incrivelmente meticuloso e meticuloso, um tour de force técnico", disse Cook.

Como demonstração inicial de sua plataforma experimental, Mei comparou o processo de licenciamento de origem, com seu carregamento de enzimas de licenciamento, nos dois principais estados do genoma - eucromatina e heterocromatina. Ela encontrou uma diferença importante.

"Essencialmente heterocromatina - DNA mais compactado - carrega essas enzimas de licenciamento relativamente tarde em comparação com o que observamos na eucromatina mais aberta", disse Mei.

Essa descoberta sugeriu, pelo menos, que em células em divisão com uma fase G1 anormalmente encurtada, o DNA mais compactado no genoma da célula pode nunca ser totalmente licenciado para replicação, resultando potencialmente em grandes mutações durante a replicação e até mesmo na morte celular. Confirmando essa possibilidade, os pesquisadores descobriram que, quando encurtaram artificialmente a fase G1 nas células de teste, houve significativamente mais sub-replicação e danos ao DNA nas regiões de heterocromatina dos genomas das células, em comparação com as regiões de eucromatina.

As células podem ter uma fase G1 encurtada por diferentes razões, inclusive devido ao câncer. Assim, o estudo sugere que a "instabilidade genômica" ou tendência a desenvolver mais mutações de alguns tipos de câncer, bem como as localizações genômicas dessa instabilidade, podem ser explicadas em parte pelo licenciamento de origem defeituoso.

O estudo também estabelece a plataforma experimental dos pesquisadores como ferramenta para estudos posteriores sobre a dinâmica do licenciamento de origem e instabilidade genômica, estudos que um dia poderão gerar novas estratégias contra cânceres, por exemplo.

O financiamento foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde (R01GM102413, R01GM083024, R35GM141833, R01-GM138834).

Fonte da história:

Materiais fornecidos pela University of North Carolina Health Care . Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.

Referência do jornal :

  1. Liu Mei, Katarzyna M Kedziora, Eun-Ah Song, Jeremy E Purvis, Jeanette Gowen Cook. As consequências da dinâmica de licenciamento de origem diferencial em ambientes distintos de cromatina . Pesquisa de Ácidos Nucleicos , 2022; DOI: 10.1093/nar/gkac003

Citar esta página :

Cuidados de Saúde da Universidade da Carolina do Norte. "Estudo inovador revela a dinâmica do 'licenciamento' da replicação do DNA." ScienceDaily. ScienceDaily, 26 de janeiro de 2022. .

Cuidados de Saúde da Universidade da Carolina do Norte - ScienceDaily

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