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Cientistas de Illinois estudam acção reparadora das enzimas no DNA
Uma equipa de investigadores da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, está a dar novos passos na compreensão da acção reparadora das enzimas sobre o DNA. A investigação, publicada agora na revista científica "Journal of Biological Chemistry", analisou a enzima Rad3, que define um grupo importante de helicases do DNA caracterizado por um domínio estrutural único com ferro. .
"As helicases ao longo do DNA funcionam como elementos determinantes em muitos dos mecanismos moleculares responsáveis pela reparação do DNA nas células", disse Maria Spies, coordenadora do estudo. "Muitas doenças, como o cancro, ou por exemplo o envelhecimento estão associados ao mau funcionamento destas enzimas", acrescentou.
As helicases são uma categoria especial de motores moleculares que modificam o DNA. Esta modificação ocorre porque estas enzimas se deslocam ao longo das cadeias do DNA, num movimento semelhante ao de um carro numa estrada, utilizando a energia armazenada no ATP (Adenosina tri-fosfato). Têm como função principal separar as duas cadeias da cadeia dupla de DNA, permitindo a replicação e reparação das cadeias, explicam os investigadores.
O DNA é uma molécula frágil que sofre alterações graves quando exposta à radiação, à luz ultravioleta, químicos tóxicos ou subprodutos de processos celulares. As lesões do DNA, se não forem reparadas a tempo, podem provocar mutações, cancro ou a morte de células. De acordo com o estudo, as helicases na família da Rad3 têm um papel chave no mecanismo celular de prevenção e reparação dos danos no DNA.
A investigação teve por base a versão da Rad3 nas arquebactérias, micróbios cujo sistema de reparação do DNA é semelhante ao das células humanas. De acordo com os responsáveis, trabalhar com arquebactérias tem a vantagem de permitir aumentar a quantidade de proteínas disponíveis e uma manipulação genética mais simples.
A Rad3 é composta por uma rede de aminoácidos mas contém também um grupo protético designado por complexo ferro-enxofre, um conjunto de quatro átomos de ferro e quatro átomos de enxofre incorporados na estrutura da proteína através da interacção com quatro resíduos de cisteína da rede de aminoácidos.
"As helicases do DNA, que pertencem à família Rad3, têm um domínio adicional. A estrutura deste domínio é estabilizada pelo complexo de ferro-enxofre, cuja integridade parece ser essencial para o funcionamento correcto destas enzimas na reparação do DNA", disse Spies.
A equipa transformou as ligantes da cisteína ao complexo de ferro-enxofre de forma a investigar o seu papel no mecanismo molecular da enzima Rad3. Algumas das mutações separavam a translocação do DNA da hidrólise do ATP, o que fazia com que apesar da poder usar o "combustível" do ATP a proteína não fosse capaz de se mover ao longo do DNA.
De acordo com os investigadores, o estudo revela que a integridade do complexo e o domínio adicional com ferro são cruciais para o reconhecimento das estruturas do DNA alvo de uma acção reparadora. "Quando há mutações as helicases deixam de comportar como era suposto", disse Robert Pugh, co-autor do estudo. "O conjunto ainda lá está mas o ambiente à volta altera-se".
Uma equipa de investigadores da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, está a dar novos passos na compreensão da acção reparadora das enzimas sobre o DNA. A investigação, publicada agora na revista científica "Journal of Biological Chemistry", analisou a enzima Rad3, que define um grupo importante de helicases do DNA caracterizado por um domínio estrutural único com ferro. .
"As helicases ao longo do DNA funcionam como elementos determinantes em muitos dos mecanismos moleculares responsáveis pela reparação do DNA nas células", disse Maria Spies, coordenadora do estudo. "Muitas doenças, como o cancro, ou por exemplo o envelhecimento estão associados ao mau funcionamento destas enzimas", acrescentou.
As helicases são uma categoria especial de motores moleculares que modificam o DNA. Esta modificação ocorre porque estas enzimas se deslocam ao longo das cadeias do DNA, num movimento semelhante ao de um carro numa estrada, utilizando a energia armazenada no ATP (Adenosina tri-fosfato). Têm como função principal separar as duas cadeias da cadeia dupla de DNA, permitindo a replicação e reparação das cadeias, explicam os investigadores.
O DNA é uma molécula frágil que sofre alterações graves quando exposta à radiação, à luz ultravioleta, químicos tóxicos ou subprodutos de processos celulares. As lesões do DNA, se não forem reparadas a tempo, podem provocar mutações, cancro ou a morte de células. De acordo com o estudo, as helicases na família da Rad3 têm um papel chave no mecanismo celular de prevenção e reparação dos danos no DNA.
A investigação teve por base a versão da Rad3 nas arquebactérias, micróbios cujo sistema de reparação do DNA é semelhante ao das células humanas. De acordo com os responsáveis, trabalhar com arquebactérias tem a vantagem de permitir aumentar a quantidade de proteínas disponíveis e uma manipulação genética mais simples.
A Rad3 é composta por uma rede de aminoácidos mas contém também um grupo protético designado por complexo ferro-enxofre, um conjunto de quatro átomos de ferro e quatro átomos de enxofre incorporados na estrutura da proteína através da interacção com quatro resíduos de cisteína da rede de aminoácidos.
"As helicases do DNA, que pertencem à família Rad3, têm um domínio adicional. A estrutura deste domínio é estabilizada pelo complexo de ferro-enxofre, cuja integridade parece ser essencial para o funcionamento correcto destas enzimas na reparação do DNA", disse Spies.
A equipa transformou as ligantes da cisteína ao complexo de ferro-enxofre de forma a investigar o seu papel no mecanismo molecular da enzima Rad3. Algumas das mutações separavam a translocação do DNA da hidrólise do ATP, o que fazia com que apesar da poder usar o "combustível" do ATP a proteína não fosse capaz de se mover ao longo do DNA.
De acordo com os investigadores, o estudo revela que a integridade do complexo e o domínio adicional com ferro são cruciais para o reconhecimento das estruturas do DNA alvo de uma acção reparadora. "Quando há mutações as helicases deixam de comportar como era suposto", disse Robert Pugh, co-autor do estudo. "O conjunto ainda lá está mas o ambiente à volta altera-se".