Pesquisadores do Centro de Ciências da Vida (LSC) da Universidade de Vilnius (VU) (na Lituânia) descobriram uma maneira única das células silenciarem genes específicos sem cortar o DNA. Esta pesquisa inovadora, liderada pelo Prof. Patrick Pausch e publicada no periódico Nature Communications, revela uma nova maneira de silenciar genes que é semelhante a pressionar um botão de "pausa" em certas instruções genéticas dentro das células.

   A equipe de pesquisa, incluindo o aluno de doutorado Rimvydė Čepaitė, a Dra. Aistė Skorupskaitė, a graduanda Gintarė Žvejyte e o Prof. P. Pausch da Universidade de Vilnius, trabalhando ao lado de uma equipe internacional, descobriu como as células usam um sistema específico para localizar e silenciar o DNA indesejado. Este sistema, que pode eventualmente permitir modificações genéticas mais seguras, mostra-se promissor para reparar genes defeituosos que causam doenças.

   "Ao contrário do conhecido sistema de edição genética CRISPR, frequentemente descrito como 'tesouras' moleculares, o recém-estudado sistema CRISPR tipo IV-A não corta genes. Em vez disso, ele usa um complexo "efetor" guiado por RNA para recrutar uma enzima chamada DinG, que se move ao longo do DNA e silencia genes alvos de uma maneira mais sutil." explica o Prof. P. Pausch.

   De acordo com o pesquisador, é fascinante como o sistema reconhece a localização precisa no DNA para começar a trabalhar: "O sistema usa duas proteínas (Cas8 e Cas5) para encontrar um motivo de sequência muito curto adjacente ao DNA alvo complementar do guia de RNA. Uma vez que ambas as proteínas reconhecem essa sequência curta, elas derretem o DNA fita dupla para interrogação da sequência alvo."

   Um componente crítico neste processo é a formação de R-loops — estruturas de DNA abertas onde o RNA se liga, sinalizando o sistema para iniciar o silenciamento do gene.

   "O 'R' em R-loop significa RNA. Todos os sistemas CRISPR-Cas de ligação ao DNA usam essa estrutura para sondar a sequência de DNA e identificar o local alvo correto. R-loops estáveis ​​só se formam na presença de uma sequência de DNA que corresponda suficientemente ao RNA guia. O R-loop essencialmente diz ao sistema quando é apropriado começar a silenciar um gene”, afirma o professor pesquisador.

   Em suas palavras, a enzima DinG aumenta ainda mais a supressão genética ao desenrolar os filamentos de DNA, permitindo que o sistema exerça seu efeito sobre uma sequência de DNA mais longa.

   Esta descoberta abre portas para futuras aplicações na edição do genoma sem o risco de cortes de DNA, o que pode levar a ferramentas mais precisas para pesquisa e biotecnologia. “A capacidade única do nosso sistema de atravessar o DNA sem cortar genes é intrigante para aplicações avançadas de edição genética”, acrescenta o Prof. P. Pausch, que acredita que esta nova abordagem pode beneficiar a sociedade ao permitir modificações genéticas mais seguras.

   Esta ilustração mostra o modelo final do mecanismo tipo IV-A. Da esquerda para a direita: A etapa 1 mostra a formação do complexo "efetor", consistindo de RNA guia e proteínas tipo IV-A (renderizadas a partir de uma estrutura crio-EM). O complexo RNA-proteína se liga a um motivo curto próximo ao sítio alvo do DNA (PAM). Na etapa 2, um R-loop se forma, sinalizando que o sítio alvo foi encontrado. A etapa 3 mostra a ligação de DinG (estrutura semelhante a chiclete rosa). Na etapa 4, DinG provavelmente se move ao longo do DNA para silenciar o gene, potencialmente repetindo o processo para silenciamento posterior (etapa 5).