Pesquisadores da Universidade de Utrecht criaram um sensor fluorescente que permite aos cientistas observar danos e reparos no DNA em tempo real dentro de células vivas e até em organismos inteiros. Construído a partir de componentes de uma proteína celular natural, a ferramenta oferece visões contínuas da dinâmica de reparo, minimizando interferências nos mecanismos da própria célula. O trabalho, relatado na Nature Communications, pode auxiliar pesquisas sobre câncer, testes de medicamentos e estudos de envelhecimento.
O DNA dentro das células é constantemente danificado por fontes como luz solar, produtos químicos, radiação e atividade metabólica normal. A maioria desses danos é corrigida rapidamente e de forma eficiente, mas quando o reparo falha, os erros resultantes podem contribuir para o câncer, envelhecimento e outras doenças, de acordo com pesquisadores da Universidade de Utrecht.
Até recentemente, os cientistas estudavam principalmente esses eventos de reparo usando métodos de instantâneos que exigiam matar e fixar células em diferentes pontos temporais. Essas abordagens ofereciam apenas visões isoladas de um processo altamente dinâmico e tornavam difícil acompanhar como o dano se forma e é resolvido ao longo do tempo.
O novo sensor muda isso ao permitir o monitoramento em tempo real de danos no DNA em sistemas vivos. Ele usa uma marca fluorescente acoplada a um pequeno domínio derivado de uma das próprias proteínas da célula, que se liga brevemente a um marcador específico que aparece no DNA danificado. Como essa interação é suave e reversível, o sensor pode iluminar locais de dano sem perturbar substancialmente os mecanismos de reparo da célula, fornecendo uma imagem mais realista da resposta.
O pesquisador principal Tuncay Baubec descreveu a vantagem em uma entrevista divulgada pela Universidade de Utrecht: «Nosso sensor é diferente. Ele é construído a partir de partes de uma proteína natural que a célula já usa. Ele liga e desliga no local do dano por si só, então o que vemos é o comportamento genuíno da célula.»
O biólogo Richard Cardoso da Silva, que projetou e testou a ferramenta, recordou um momento chave no projeto. «Eu estava testando alguns medicamentos e vi o sensor acender exatamente onde os anticorpos comerciais o fizeram», disse ele. «Foi o momento em que pensei: isso vai funcionar.»
Em experimentos de laboratório, a equipe usou o sensor para seguir como sinais de dano aparecem e desaparecem ao longo do tempo em células cultivadas, capturando a sequência completa de reparo do DNA em uma única gravação contínua em vez de em múltiplos experimentos separados. Os pesquisadores puderam ver quando o dano surgia, quão rapidamente as proteínas de reparo se acumulavam no local e quando o sinal desaparecia à medida que a célula resolvia o problema.
O sensor também se saiu bem em um organismo inteiro. Colaboradores da Universidade de Utrecht testaram a sonda baseada em proteína no verme nematódio Caenorhabditis elegans, um modelo amplamente usado em biologia. Lá, ele detectou quebras programadas de DNA que se formam durante o desenvolvimento. Baubec disse que isso mostrou que «a ferramenta não é apenas para células no laboratório. Ela também pode ser usada em organismos vivos reais.»
Como o sensor é modular, os cientistas podem ligá-lo a outros componentes moleculares. De acordo com o comunicado da Universidade de Utrecht, essa flexibilidade poderia permitir que os pesquisadores mapeiem onde danos no DNA ocorrem em todo o genoma, analisem quais proteínas se reúnem em locais danificados e até movam DNA danificado para posições diferentes no núcleo para testar como a localização influencia o reparo.
Embora o sensor não seja um tratamento, a equipe espera que ele apoie pesquisas médicas e toxicológicas. Muitas terapias contra o câncer e compostos experimentais funcionam danificando o DNA em células tumorais, e testes em estágio inicial frequentemente dependem de anticorpos para avaliar quanto dano um medicamento causa. O grupo de Utrecht relata que seu sensor de células vivas poderia tornar essas avaliações mais baratas, mais rápidas e mais precisas, e também pode ajudar em estudos de envelhecimento natural e no monitoramento de exposição a radiação ou outros agentes mutagênicos.
O trabalho é descrito na revista Nature Communications sob o título «Leitores de cromatina projetados rastreiam dinâmicas de cromatina danificada em células e animais vivos», liderado pelo primeiro autor Richard Cardoso da Silva e pelo autor sênior Tuncay Baubec. A Universidade de Utrecht afirma que a equipe disponibilizou a ferramenta de forma aberta, com informações e construtos compartilhados online para que outros laboratórios possam começar a usar o sensor em suas próprias pesquisas de reparo de DNA.
