Imagens em alta resolução mostram que o DNA é mais ativo do que uma criança sem sono

Os cientistas capturaram as imagens de mais alta resolução já obtidas de DNA, revelando comportamentos de torção e contorção inéditos.

O ácido desoxirribonucléico, também conhecido como DNA, pode ser surpreendentemente ativo quando amontoado e contorcido dentro de uma célula, de acordo com uma publicada na Nature Communications. Esses movimentos ocultos foram revelados por simulações de computador alimentadas com as imagens de mais alta resolução já obtidas de uma única molécula de DNA. O novo estudo está expondo comportamentos nunca antes vistos na molécula autorreplicante, e essa pesquisa pode levar ao desenvolvimento de novas terapias genéticas poderosas.

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“Ver a estrutura helicoidal de toda a molécula de DNA foi extremamente desafiador”, disse Alice Pyne, a primeira autora do artigo e cientista de materiais da Universidade de Sheffield, em um comunicado da universidade. “Os vídeos que desenvolvemos nos permitem observar a torção do DNA com um nível de detalhe nunca antes visto.”

Imagem de microscopia de força atômica de uma molécula de DNA. Imagem: ALB Payne et al., 2021/Nature Communications

Os cientistas microscópios para observar o DNA e sua configuração em forma de escada torcida, mas estes eram limitados a visualizações estáticas da molécula. O que os cientistas não conseguiram ver é como o intenso enrolamento do DNA afeta sua estrutura em dupla hélice. Para isso, Pyne e seus colegas combinaram microscopia de força atômica de alta resolução (AFM) com simulações de computador de dinâmica molecular, que revelaram as contorções.

Fios longos e altamente organizados de DNA estão espremidos dentro de nossas células. Como mostra o novo estudo, isso resulta em alguns comportamentos físicos surpreendentemente dinâmicos.

Imagem de microscopia de força atômica de um minicírculo de DNA. Imagem: ALB Payne et al., 2021/Nature Comm

Agnes Noy, professora da Universidade de York e coautora do estudo, disse que as imagens microscópicas e as simulações de computador combinaram tão bem que aumentaram a resolução de seus experimentos, permitindo que a equipe “rastreasse como cada átomo da dupla hélice do DNA dança.”

Para o estudo, os pesquisadores analisaram minicírculos de DNA, nos quais uma pequena fita é unida em ambas as extremidades, formando uma estrutura em loop. Os minicírculos de DNA já foram descritos antes e são considerados indicadores importantes de saúde. Imagens microscópicas de minicírculos de DNA em sua posição “relaxada” (ou seja, sem torções) revelaram muito pouco movimento, mas torções extras deram vida ao loop, resultando em movimentos mais vigorosos. Esses movimentos dinâmicos podem servir a um propósito importante, ajudando o DNA a encontrar parceiros de ligação e facilitar o crescimento.

A nova microscopia de força atômica mostra, “com detalhes notáveis”, o quão “enrugados, com bolhas, torcidos, desnaturados e de forma estranha” os minicírculos de DNA realmente são, “e que esperamos ser capazes de controlar algum dia”, disse a bióloga do Baylor College of Medicine Lynn Zechiedrich, que forneceu os minicírculos para o estudo, no comunicado da Universidade de Sheffield. De fato, mais insights sobre o DNA, e como ele é capaz de se tornar tão compacto, podem levar ao desenvolvimento de intervenções médicas completamente novas, incluindo diagnósticos e terapias baseados em DNA aprimorados, de acordo com os pesquisadores.