Nanotecnologia

Decifrada estrutura 3-D do genoma humano

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/10/2009

Cientistas decifram estrutura 3-D do genoma humano
[Imagem: Erez Lieberman-Aiden et al.]

DNA enrolado

Que a molécula de DNA tem a forma de uma rosca-sem-fim, comumente chamada de espiral dupla, todo o mundo sabe. O que é bem menos difundido é o fato de que, se o genoma de cada célula for esticado, ele terá dois metros de comprimento.

Sabendo disso, uma pergunta imediatamente se coloca: como é que as moléculas de DNA se enrolam para caber dentro da célula, sem se embaraçar e sem dar nós?

Imagem 3-D do DNA

Esta pergunta agora foi respondida por pesquisadores das universidades de Harvard e MIT, nos Estados Unidos, que decifraram a estrutura tridimensional do genoma humano, gerando a primeira imagem 3-D do DNA em seu estado natural, no interior de uma célula.

"Nós sabemos há muito tempo que o DNA, em pequena escala, tem o formato de espiral dupla," diz o pesquisador Erez Lieberman-Aiden, um dos autores da descoberta. "Mas se a espiral dupla não se dobrar, o genoma de cada célula teria dois metros de comprimento. Os cientistas de fato não entendiam como a espiral dupla se dobra para caber no núcleo de uma célula humana, que tem cerca de um centésimo de milímetro de diâmetro."

Compartimento de acesso rápido

Ao mapear tridimensionalmente o DNA, os pesquisadores fizeram duas descobertas surpreendentes. Primeiro, o genoma humano é organizado em dois compartimentos separados, mantendo os genes ativos facilmente acessíveis, enquanto o DNA não utilizado fica muito mais compactado em um outro compartimento.

Os cromossomos deslizam para dentro e para fora dos dois compartimentos repetidamente, conforme seus DNAs tornam-se ativos ou inativos. "De forma muito inteligente, as células separam os genes mais ativos, tornando mais fácil para as proteínas e outros reguladores alcançá-los," diz Job Dekker, outro membro da equipe.

Densidade de informações no DNA

A segunda descoberta é que o genoma adota uma organização muito incomum, conhecida como fractal. A arquitetura específica que os cientistas encontraram, chamada "glóbulo fractal", permite que a célula empacote o DNA em um formato incrivelmente denso - a densidade de informações alcançada é trilhões de vezes mais alta do que a encontrada em uma memória de computador.

E isso sem permitir que o genoma se embarace ou dê nós, o que inviabilizaria o acesso da célula ao seu próprio genoma. Além disso, o DNA pode facilmente ser desdobrado e novamente dobrado durante os processos de ativação genética, repressão genética e replicação celular.

Bibliografia:

Comprehensive Mapping of Long-Range Interactions Reveals Folding Principles of the Human Genome
Erez Lieberman-Aiden, Nynke L. van Berkum, Louise Williams, Maxim Imakaev, Tobias Ragoczy, Agnes Telling, Ido Amit, Bryan R. Lajoie, Peter J. Sabo, Michael O. Dorschner, Richard Sandstrom, Bradley Bernstein, M. A. Bender, Mark Groudine, Andreas Gnirke, John Stamatoyannopoulos, Leonid A. Mirny, Eric S. Lander, Job Dekker
Science
9 October 2009
Vol.: 326. no. 5950, pp. 289 - 293
DOI: 10.1126/science.1181369




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