Um estudo recente revelou que estruturas em forma de nó, conhecidas como i-motifs, estão amplamente distribuídas no genoma humano. Essas estruturas, antes pouco compreendidas, desempenham um papel crucial na regulação genética, especialmente em genes ativos durante fases específicas do ciclo celular.
A estrutura de dupla hélice do DNA é amplamente conhecida, mas, na década de 1990, geneticistas começaram a suspeitar que essa forma pudesse ser interrompida por estruturas secundárias chamadas i-motifs, cuja existência fora do laboratório só foi confirmada em 2018.
Agora, pesquisadores do Garvan Institute, na Austrália, fizeram um avanço significativo na compreensão do genoma humano ao identificar a presença de mais de 50 mil i-motifs em três diferentes linhas celulares humanas. As i-motifs são estruturas de DNA em formato de nó que, ao contrário da clássica hélice dupla, consistem em pares de bases de citosina intercaladas e dobradas em uma estrutura tetramérica.
Essas estruturas foram descobertas pela primeira vez em laboratório, sob condições de tubo de ensaio, o que gerou dúvidas sobre sua existência em células vivas.
Os i-motifs foram inicialmente descobertos em laboratório, em condições de teste que eram um pouco diferentes (mais ácidas) das observadas dentro das células. Isso inicialmente levantou questões sobre se os i-motifs existiam em células. No entanto, depois que geramos um anticorpo específico para a estrutura do i-motif, nós e outros conseguimos demonstrar que eles realmente existem em células humanas.
Daniel Christ, professor do Garvan Institute of Medical Research, em entrevista ao IFLScience
A descoberta foi publicada no EMBO Journal.
A relação entre i-motifs e outras estruturas de DNA
O estudo também trouxe à tona a relação entre os i-motifs e as estruturas G-quadruplex (G4), outra forma de DNA não canônica já bem estudada. Foi observado que essas duas estruturas tendem a coexistir em regiões próximas do genoma, influenciando mutuamente suas formações e, consequentemente, a expressão genética.
Essas descobertas são importantes não apenas para o entendimento básico da biologia molecular, mas também abrem novas possibilidades para o desenvolvimento de terapias genéticas.
Ao identificar e compreender melhor os papéis dos i-motifs, os cientistas podem explorar novas estratégias para manipular a expressão gênica de forma mais precisa, o que é especialmente relevante em contextos de doenças como o câncer, onde a regulação do ciclo celular é frequentemente descontrolada.
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Funções e implicações das i-motifs
A pesquisa revelou que os i-motifs estão amplamente presentes em regiões do genoma associadas à regulação genética, como promotores de genes e regiões intrônicas. “Nesse estudo, mapeamos mais de 50.000 locais de i-motif no genoma humano que ocorrem em todos os três tipos celulares que examinamos,” afirmou Christ ao IFLScience.
Ele continuou: “Esse é um número notavelmente alto para uma estrutura de DNA cuja existência em células já foi considerada controversa. Nossos achados confirmam que os i-motifs não são apenas curiosidades de laboratório, mas sim estruturas amplamente disseminadas — e que provavelmente desempenham papéis fundamentais na função genômica.”
Essas descobertas são importantes não apenas para o entendimento básico da biologia molecular, mas também abrem novas possibilidades para o desenvolvimento de terapias genéticas. Cristian David Peña Martinez, o primeiro autor do estudo, destacou que “descobrimos que os i-motifs estão associados a genes que são altamente ativos durante momentos específicos do ciclo celular. Isso sugere que eles desempenham um papel dinâmico na regulação da atividade gênica.”
Os pesquisadores também identificaram que os i-motifs se formam na região promotora de oncogenes, como o oncogene MYC, conhecido por ser um dos alvos mais difíceis de tratar no câncer. “Pode ser possível projetar medicamentos que visem os i-motifs para influenciar a expressão gênica, o que poderia expandir as opções de tratamento atuais”, comentou a coautora Dr. Sarah Kummerfeld ao IFLScience.
Implicações futuras
- Este estudo pioneiro representa um marco na biologia molecular, fornecendo uma base sólida para futuras pesquisas sobre o papel dos i-motifs na regulação genética.
- Os próximos passos incluem investigar como essas estruturas influenciam processos como a replicação do DNA e a reparação de danos no genoma, áreas que podem ter implicações diretas na medicina personalizada e no tratamento de doenças genéticas.
- O avanço no conhecimento sobre i-motifs também levanta novas questões sobre a arquitetura do genoma e como diferentes estruturas de DNA podem colaborar para manter o funcionamento saudável das células humanas.
- À medida que mais estudos forem realizados, a compreensão do genoma humano continuará a evoluir, potencialmente revolucionando a biomedicina e o tratamento de doenças.
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