Pesquisadores produziram os mapas mais detalhados até o momento de como o DNA humano se dobra e reorganiza em três dimensões e ao longo do tempo. Este trabalho, liderado por cientistas da Universidade Northwestern como parte do Projeto 4D Nucleome, destaca como a arquitetura do genoma influencia a atividade gênica e o risco de doenças. As descobertas, publicadas na Nature, podem acelerar a descoberta de mutações genéticas ligadas a doenças como o câncer.
Em um avanço significativo para a genética, cientistas da Universidade Northwestern, colaborando no Projeto 4D Nucleome, criaram mapas abrangentes da organização tridimensional do genoma humano e suas mudanças ao longo do tempo. A pesquisa utilizou células-tronco embrionárias humanas e fibroblastos para capturar como o DNA interage, dobra e se desloca durante o crescimento, função e divisão celular. Publicada na revista Nature em 2025, o estudo fornece novas perspectivas sobre os arranjos físicos que controlam a expressão gênica. O DNA não permanece como uma fita linear dentro das células; ele forma alças e compartimentos dentro do núcleo, que determinam quais genes são ativados ou desativados. Isso afeta o desenvolvimento, a identidade celular e a suscetibilidade a doenças. A equipe integrou múltiplas técnicas genômicas para gerar um conjunto de dados detalhado, revelando mais de 140.000 alças de cromatina por tipo de célula, juntamente com elementos de ancoragem que regulam genes. Eles também classificaram domínios cromossômicos e produziram modelos 3D de alta resolução no nível de célula única, mostrando variações na estrutura ligadas a processos como transcrição e replicação do DNA. A coautora principal Feng Yue, Professora Duane and Susan Burnham de Medicina Molecular no departamento de bioquímica e genética molecular da Northwestern, enfatizou a importância deste trabalho. «Compreender como o genoma se dobra e reorganiza em três dimensões é essencial para entender como as células funcionam», disse Yue. «Esses mapas nos dão uma visão sem precedentes de como a estrutura do genoma ajuda a regular a atividade gênica no espaço e no tempo.» Os pesquisadores avaliaram várias tecnologias para medir sua eficácia na detecção de alças, limites de domínios e mudanças posicionais. Eles também desenvolveram ferramentas computacionais para prever o dobramento do genoma apenas a partir de sequências de DNA, permitindo estimativas de como variantes genéticas podem alterar estruturas 3D sem experimentos de laboratório. Esses avanços prometem benefícios para a medicina, particularmente porque muitas variantes ligadas a doenças ocorrem em regiões não codificantes. «A organização 3D do genoma fornece uma estrutura poderosa para prever quais genes provavelmente serão afetados por essas variantes patogênicas», observou Yue. Aplicações futuras podem incluir o direcionamento de erros estruturais em cânceres como leucemia por meio de medicamentos como inibidores epigenéticos, potencialmente levando a novos diagnósticos e terapias.
