Cientistas do Instituto Ruđer Bošković (RBI) em Zagreb, Croácia, descobriram uma função surpreendente da proteína CENP-E. Durante anos, pensou-se que ele agia como um motor, puxando cromossomos errantes para posições em células prontas para se dividirem. As novas descobertas revelam algo completamente diferente: o CENP-E estabiliza as ligações iniciais entre os cromossomas e as “faixas” dentro da célula, ajudando-as a alinharem-se corretamente antes das células se dividirem.
Um estudo complementar mostra que os centrômeros, pequenas estruturas nos cromossomos que antes se pensava que funcionavam de forma independente, desempenham um papel orientador na orientação do CENP-E para que possa ajudar o processo de divisão a se desenrolar corretamente. Tomados em conjunto, estes resultados anulam duas décadas de ensino aceite e são significativos porque os erros de fixação cromossómica estão ligados a muitos cancros e doenças genéticas.
Por que o mapeamento cromossômico precoce é importante
A cada momento, inúmeras células do corpo se dividem com extraordinária precisão. Uma célula copia 3 bilhões de letras de DNA e consegue distribuir cópias perfeitas para duas células-filhas.
Quando este delicado processo falha, as consequências podem ser graves. Mesmo um cromossomo no local errado pode atrapalhar o desenvolvimento, causar infertilidade ou câncer. A divisão celular deixa pouco espaço para erros.
Durante anos, os pesquisadores acreditaram conhecer o ator central: o CENP-E, frequentemente descrito como uma proteína motora que arrasta cromossomos perdidos em direção ao meio das células em divisão. A ideia era simples, amplamente difundida, mas em última análise errada.
Pesquisadores descobrem diferentes efeitos do CENP-E
Dois estudos RBI publicados na Nature Communications, liderados pelo Dr. Kruno Vukušić e pelo Professor Iva Tolić, decompõem os primeiros modelos e propõem novas explicações. Vukušić formou-se como pesquisador de pós-doutorado em uma equipe altamente seletiva do ERC Synergy e agora está se preparando para liderar sua própria equipe no RBI. O Professor Tolić é um especialista reconhecido mundialmente em biofísica celular e chefe do Laboratório de Biofísica Celular da RBI. Tem duas bolsas ERC e é membro da EMBO e da Academia Europeia de Ciências. O seu trabalho mostra que o CENP-E não é um “músculo” que arrasta os cromossomas para o seu lugar, mas um regulador chave que é activado no momento certo para manter todo o resto em ordem.
“O CENP-E não é o motor que puxa os cromossomos para o centro”, disse Vukušić. “Esse é o fator número um para garantir que eles se conectem corretamente. Sem essa estabilidade inicial, o sistema irá travar.”
Movimento cromossômico como cidade de transporte
Imagine uma cidade grande com trânsito na hora do rush. Milhões de veículos lotam inúmeros cruzamentos e um erro pode paralisar todo o trânsito.
Agora imagine esta cena ampliada para o interior de uma cela. Os cromossomos agem como trens que transportam carga de DNA, com microtúbulos formando os trilhos que os guiam. Para uma divisão bem-sucedida, cada cromossomo deve se conectar ao conjunto correto de orbitais e mover-se para uma posição central.
Este modelo de longa data vê o CENP-E como uma locomotiva que puxa os cromossomos atrasados para o lugar. A equipe de Zagreb encontrou uma função mais precisa. O CENP-E não se comporta como um motor, mas como um acoplamento, garantindo a conexão entre cromossomos e microtúbulos. Quando esse acoplamento é fraco ou ausente, o trem para nos arredores da estação e não consegue avançar.
fatores que controlam o movimento dos cromossomos
Por que alguns cromossomos param nas bordas das células? A resposta envolve Aurora quinases, um grupo de proteínas que funcionam como semáforos estritos. Eles produzem um forte sinal “vermelho” que impede que os cromossomos formem ligações iniciais incorretas.
Este sistema evita erros perto dos pólos da célula, mas também pode dificultar excessivamente os cromossomos. O CENP-E ajuda a restaurar o equilíbrio ajustando esses sinais para que a primeira conexão correta seja formada. Uma vez que ocorre a fixação inicial estável, a geometria do fuso e o comportamento dos microtúbulos se alinham naturalmente.
“Não se trata de violência”, explicou Tolic. “Trata-se de preparar o terreno para que o sistema funcione sem problemas. O papel principal do CENP-E é estabilizar a iniciação e, uma vez que isso aconteça, o resto da mitose se desenrola corretamente.”
Repensando o modelo de livro didático de longa data
Por quase duas décadas, os livros didáticos descreveram o CENP-E como um motor que puxa os cromossomos para a placa metafásica. Novas pesquisas contradizem essa ideia.
“O Congresso, o arranjo dos cromossomos, está intrinsecamente ligado à direção biológica”, disse Tolic. “O que mostramos é que o CENP-E não contribui significativamente para o movimento em si. Seu papel fundamental é estabilizar a fixação final no início. É isso que permite que o sistema prossiga corretamente”.
Esta mudança substituiu as explicações baseadas na força por explicações centradas na regulamentação e no timing. O impacto vai muito além do aprendizado em sala de aula.
Por que esta descoberta é importante para a saúde humana
Para quem está fora da área, a diferença pode parecer pequena. Na biologia celular, pequenas mudanças muitas vezes revelam grandes factos. Erros na segregação cromossômica são uma marca registrada do câncer. As células tumorais frequentemente exibem segmentos cromossômicos duplicados ou deletados, e essas anormalidades muitas vezes podem ser atribuídas a erros no processo de fixação.
Ao demonstrar que o CENP-E regula a ligação mais precoce e vincular esta regulação à atividade da Aurora quinase, a equipe de Zagreb vinculou dois processos anteriormente considerados como agindo separadamente. Esta ligação expõe uma fraqueza potencial na divisão das células e pode apontar o caminho para tratamentos que corrijam ou retardem divisões perigosas.
“Não se trata apenas de reescrever o modelo”, disse Vukušić. “Trata-se de identificar um mecanismo que está diretamente relacionado à doença. Isso abre a porta para o diagnóstico e para a reflexão sobre novos tratamentos”.
Apoio da Europa e da Croácia
Esta investigação foi possível através de uma série de subvenções competitivas, incluindo subvenções de sinergia do Conselho Europeu de Investigação, da Fundação Croata para a Ciência, do Projecto Bilateral Suíça-Croácia e do Programa de Desenvolvimento da União Europeia.
Este trabalho também contou com os recursos computacionais avançados do Centro SRCE da Universidade de Zagreb. “A biologia moderna é mais do que microscópios e tubos de ensaio”, disse Tolic. “Trata-se também de computação e colaboração entre disciplinas e fronteiras.”
Encontrando estrutura na complexidade celular
Essencialmente, esta descoberta revela como as células mantêm a ordem enquanto estão em constante movimento. Trilhões de divisões celulares ocorrem no corpo humano todos os dias, e cada divisão deve enfrentar a atração natural do distúrbio. Novos insights de Zagreb ajudam a revelar uma das estratégias ocultas por trás desta consistência. Ao reinterpretar o papel do CENP-E e ligá-lo a outros reguladores celulares, a equipe lançou mais luz sobre um processo que opera sob intensa pressão.
“Ao revelar como estes reguladores microscópicos trabalham em conjunto, não só aprofundamos a nossa compreensão da biologia, mas também nos aproximamos da correção das falhas subjacentes às doenças”, disse Tolic.
