A maioria das células do corpo humano possui duas bibliotecas genéticas; um no núcleo e o outro dentro de estruturas chamadas mitocôndrias.
Os esforços colaborativos de vários grupos de pesquisa levaram a um processo que um dia permitirá aos cientistas mudar as instruções que compõem o “outro” genoma de uma célula e, potencialmente, tratar uma série de doenças.
A base molecular para esta ferramenta revolucionária de edição de genes é a toxina DddA secretada pela bactéria Burkholderia cenocepacia para matar outros micróbios quando a competição por recursos se torna severa.
Pesquisadores da Universidade de Washington estão interessados na toxina há algum tempo, descobrindo que ela converte uma base de ácido nucléico chamada citosina em outra comumente encontrada no RNA, chamada uracila.
Esta não é a primeira vez que pesquisadores recorrem a armas bacterianas em busca de pistas sobre como sintonizar o DNA dessa forma. Na verdade, toda uma família das chamadas enzimas desaminase já foi usada na engenharia genética.
Uma equipe de pesquisa do MIT combinou desaminase com troca de código com a tecnologia CRISPR, que envolve o uso de um modelo de RNA para identificar a sequência e, em seguida, o uso de enzimas para fazer alterações.
Isso não é um grande problema se você deseja fazer alterações para duplicar fitas de DNA dentro de algo tão acolhedor quanto o núcleo de uma célula. Mas mudar os modelos de RNA através da membrana mitocondrial seletiva não é fácil.
Isso se deve ao fato de que há mais de um bilhão de anos as mitocôndrias eram organismos e, com o tempo, evoluíram, compartilhando a responsabilidade de quebrar a glicose com as células.
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Felizmente, a toxina DddA tinha a capacidade única de alterar ambas as fitas de DNA, abrindo caminho para o CRISPR - e seu complicado modelo de RNA - em favor de métodos alternativos de direcionamento à sequência que você deseja alterar.
Esta classe de enzimas pode ser adaptada para pesquisar códigos de ácido nucleico específicos e sua separação. Exatamente o que é necessário para a introdução de uma toxina que substitui a citosina.
Junto com DddA, uma enzima especialmente projetada pode encontrar a sequência alvo dentro da mitocôndria e converter qualquer citosina que encontrar em uracila, que é subsequentemente transformada em um esqueleto específico de DNA semelhante, denominado timina.
Assim como as mutações no DNA nuclear podem causar uma ampla variedade de condições de saúde, as mutações nos genes mitocondriais também podem ser problemáticas, afetando desde o desenvolvimento do cérebro até o crescimento muscular, níveis de energia, metabolismo e imunidade.
A pesquisa está publicada na revista Nature.
