Cientistas descobrem por que algumas células com DNA duplicado se recusam a morrer
A cada segundo, inúmeras células do corpo humano se dividem para criar novas células. É um dos processos mais importantes da biologia e depende de milhares de moléculas trabalhando juntas com incrível precisão. Mas às vezes o processo é interrompido de maneiras inesperadas.
Antes que uma célula possa se dividir em duas células separadas, ela primeiro precisa copiar todo o seu DNA para que cada nova célula receba um projeto genético completo. Em alguns casos, o DNA é copiado com sucesso, mas a célula nunca se divide totalmente. O resultado é uma única célula contendo o dobro da quantidade normal de DNA, uma condição conhecida como duplicação do genoma completo (WGD).
Uma maneira simples de imaginar isso é como fazer duas fotocópias de um documento, mas acidentalmente colocar as duas cópias na mesma pasta, em vez de separá-las.
Os cientistas sabem há muito tempo que a duplicação completa do genoma pode ter consequências importantes. As células com ADN extra podem deixar de funcionar normalmente, tornar-se inativas, morrer, transformar-se noutros tipos de células, acumular danos relacionados com a idade ou contribuir para doenças, incluindo o cancro.
Duas maneiras diferentes pelas quais as células podem falhar
Pesquisadores da Universidade de Hokkaido queriam entender se a forma específica como uma célula falha durante a divisão altera o que acontece depois.
A equipe se concentrou em duas causas principais de duplicação do genoma completo: falha na citocinese e deslizamento mitótico.
Durante a falha da citocinese, a célula completa quase todo o processo de divisão, mas falha na etapa final, onde se divide fisicamente em duas células separadas. No deslizamento mitótico, a célula inicia o processo de divisão, mas sai muito cedo, antes que seus cromossomos sejam devidamente separados.
“Embora a duplicação completa do genoma ocorra através de múltiplos processos celulares, não está claro se as diferenças na rota afetam as características das células resultantes”, disse o professor associado Ryota Uehara, autor correspondente do estudo.
Embora ambos os erros deixem as células com DNA duplicado, os pesquisadores descobriram que os resultados são dramaticamente diferentes.
Por que algumas células com duplicação de DNA sobrevivem
Usando imagens de células vivas e técnicas de rotulagem específicas de cromossomos, os cientistas rastrearam como as células se comportavam após passarem pela duplicação de todo o genoma através de dois mecanismos diferentes.
As células criadas por falha na citocinese eram muito mais estáveis e tinham maior chance de sobreviver. As células produzidas através do deslizamento mitótico, no entanto, frequentemente apresentavam distribuição cromossômica desigual e taxas de sobrevivência mais baixas.
Os pesquisadores descobriram que a organização dos cromossomos era o fator-chave por trás dessas diferenças.
No deslizamento mitótico, os cromossomos são frequentemente divididos de forma desigual, criando um grave desequilíbrio genético que reduz a capacidade de sobrevivência da célula. Na falha da citocinese, a distribuição cromossômica permanece mais equilibrada, permitindo que as células permaneçam mais estáveis.
A equipe também descobriu que quando melhoraram experimentalmente a separação dos cromossomos nas células que sofreram deslizamento mitótico, as células se tornaram significativamente mais viáveis.
Implicações para a pesquisa do câncer
As descobertas podem ter implicações importantes para o tratamento e prevenção do câncer.
A duplicação completa do genoma é comumente encontrada em células cancerígenas, e algumas terapias contra o câncer também podem desencadeá-la involuntariamente. As células que sobrevivem após ganharem DNA extra podem continuar a multiplicar-se e potencialmente contribuir para a recorrência do tumor.
A nova pesquisa sugere que direcionar os processos de separação cromossômica pode ajudar a impedir que células anormais sobrevivam e continuem a crescer.
“Existem diferentes mecanismos através dos quais pode ocorrer a duplicação completa do genoma, mas os seus impactos distintos têm sido largamente ignorados”, diz Uehara. “Desafiámos esta visão convencional comparando células formadas através de diferentes mecanismos e descobrimos que estas diferenças podem influenciar o comportamento celular a longo prazo”.
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