Num estudo publicado na Nature Communications, cientistas revelam em detalhe como enzimas que copiam o ADN participam na reparação deste tipo de lesão. A longo prazo, o conhecimento profundo dos intervenientes neste mecanismo poderá permitir manipulá-lo para tornar as células cancerosas mais sensíveis a terapias cujo modo de ação é quebrar o ADN.
As quebras de dupla cadeia do ADN: uma ameaça permanente para as nossas células.
O ADN que constitui o nosso património genético é constantemente danificado por agentes químicos ou físicos presentes no ambiente. Um dos danos mais graves, a quebra de dupla cadeia, ocorre quando as duas cadeias da molécula de ADN se rompem. Esta lesão pode ser mortal para uma célula se esta não conseguir repará-la.
No entanto, as células humanas dispõem de um mecanismo de reparação muito eficaz, a junção de extremidades não homólogas (NHEJ). Este mecanismo solda as extremidades da quebra e pode até limpar extremidades danificadas para fazer um ajuste perfeito antes da soldagem. Já se sabia que algumas enzimas que copiam o ADN, as ADN polimerases, participavam nesta etapa de ajuste. Mas o seu modo de ação preciso permanecia mal compreendido.
Uma interação chave revelada entre Ku e as polimerases X
Nas células humanas, a reparação por NHEJ começa com a ligação rápida do complexo proteico Ku em forma de anel às extremidades quebradas. De forma notável, o anel Ku serve como ponto de ancoragem comum para os diferentes complexos proteicos que asseguram todas as etapas seguintes da NHEJ.
Num estudo publicado na revista Nature Communications, cientistas acabam de elucidar como as ADN polimerases da família X participam na reparação das quebras de dupla cadeia por NHEJ. Este estudo revela várias estruturas à escala atómica, obtidas por criomicroscopia eletrónica, mostrando as interações entre as ADN polimerases X e Ku numa quebra do ADN. Estas estruturas evidenciam um local de interação específico entre Ku e o domínio BRCT, um motivo comum a todas as polimerases X.
Para provar a importância desta interação, os cientistas introduziram mutações direcionadas na zona de contacto entre Ku e o motivo BRCT. Em seguida, avaliaram as consequências destas alterações na capacidade das células repararem as quebras do ADN. Para isso, construíram uma ferramenta original que permite medir a atividade de cópia nas extremidades de uma molécula de ADN quebrada num ponto preciso e introduzida nas células.
O anel Ku70/80 (laranja/verde) em torno do ADN (amarelo) constitui um ponto de ancoragem para a ligação de Pol λ (domínio BRCT, violeta), Ligase IV (domínio BRCT1, vermelho), PAXX (domínio P-KBM, ciano), XLF (domínio X-KBM, rosa) e APLF (domínio A-KBM, castanho), proteínas envolvidas na reparação das quebras de dupla cadeia do ADN por NHEJ.
© Patrick Calsou
Os resultados confirmam que o domínio BRCT das ADN-polimerases X é indispensável para o recrutamento nas quebras e para a atividade das polimerases X, e portanto para a sobrevivência das células em caso de quebra de dupla cadeia.
Um avanço para terapias anticancro mais direcionadas.
Tratamentos como a radioterapia e outras terapias anticancro visam precisamente induzir nas células tumorais numerosas quebras de dupla cadeia, para provocar um stress letal. Um melhor conhecimento do funcionamento do mecanismo NHEJ e de todos os seus intervenientes abre caminho a estratégias terapêuticas mais precisas, permitindo, por exemplo, fragilizar seletivamente as células cancerosas perturbando a sua capacidade de reparar o ADN.