Como as células se dividem e criam nova vida tem sido um mistério que fascina os cientistas. No centro desse processo está uma estrutura chamada fuso, que é crítica para classificar e mover os cromossomos para novas células. Pense nisso como uma máquina celular que garante que cada nova célula receba o conjunto correto de instruções genéticas. A máquina opera por meio de estruturas semelhantes a fios chamadas microtúbulos, que vêm em dois tipos, cada um com uma função única na movimentação e posicionamento dos cromossomos. No centro desta operação estão os cinetocoros, as estruturas proteicas complexas que ligam os cromossomos a esses microtúbulos. Especialmente na meiose, uma forma única de divisão celular crítica para a reprodução sexual, é fundamental compreender a interação desses componentes. A meiose envolve duas rodadas de classificação de cromossomos após uma replicação do DNA, resultando na formação de gametas haplóides ou células sexuais. Este estudo fornece informações sobre os mecanismos de como esses componentes trabalham juntos durante a transição da primeira para a segunda rodada da meiose, um processo que é fundamental para a biologia celular, mas não é totalmente compreendido.
Uma descoberta inovadora liderada pelo professor Juan Jimenez e sua equipe dos professores Sergio Villa-Consuegra e Víctor Tallada da Universidade de Pablo de Olavide revelou o papel fundamental de uma proteína chamada Aurora B quinase na meiose. Esta proteína desempenha um papel central na meiose, o processo de divisão celular crítico para a reprodução sexual. O estudo deles, publicado na revista iScience, usou levedura de fissão como organismo modelo e forneceu insights sobre a complexidade da meiose.
O professor Jimenez explica: “Durante a meiose, para garantir a distribuição precisa do material genético, é crucial que certas estruturas dentro da célula, chamadas de matriz cinetocórica dos microtúbulos fusiformes, funcionem de uma maneira específica. Na primeira rodada da meiose (MI), eles precisam alinhar cromossomos homólogos, mas na segunda rodada (MII), eles precisam separar as cromátides irmãs. ” Esta distinção é crucial para a atribuição genética precisa dos gametas resultantes.
O estudo concentrou-se na Aurora B quinase, uma proteína-chave anteriormente conhecida por seu papel na divisão celular padrão, ou mitose. O professor Jimenez disse: “Descobrimos que a realocação desta proteína para diferentes partes da célula é crítica para redefinir essas estruturas da primeira para a segunda rodada da meiose, satisfazendo o chamado ponto de verificação da montagem do fuso (SAC) e produzindo o arranjo correto para a segunda rodada de divisão.” Esta relocalização é crítica para prevenir erros na distribuição dos cromossomos durante a segunda meiose que podem levar a defeitos congênitos e infertilidade em humanos.
A equipe de pesquisa usou uma variedade de técnicas sofisticadas para revelar o papel crítico da Aurora B quinase na meiose. Eles usaram inibidores específicos em um ensaio de inibição da Aurora B quinase para compreender o papel funcional desta proteína durante a meiose. Além disso, a microscopia de células vivas permite aos pesquisadores observar e registrar processos dinâmicos que ocorrem nas células vivas em tempo real. Isto é particularmente importante para estudar o comportamento e as interações dos cromossomos e das fibras do fuso durante a divisão celular. Finalmente, a equipe realizou análises detalhadas de imagens e medições da dinâmica do fuso e dos cromossomos. Isso envolve a captura e análise de imagens de alta resolução para quantificar mudanças na estrutura do fuso e no movimento dos cromossomos para obter uma compreensão abrangente do processo meiótico em nível molecular.
O estudo revelou ainda a função chave de uma proteína chamada Imp1 neste processo. O professor Jimenez enfatiza: “Em células sem quantidades suficientes desta proteína, observamos a montagem simultânea de estruturas da primeira e segunda rodadas da meiose, resultando em células nas quais ambas as estruturas coexistem. Esta situação incomum leva a erros durante a segunda rodada da meiose, enfatizando a importância da dinâmica oportuna dessas estruturas celulares.
O professor Jimenez elaborou sobre a precisão necessária para esses processos celulares: “O atraso causado pelo SAC dá à célula tempo suficiente para corrigir quaisquer ligações incorretas, garantindo a precisão da distribuição dos cromossomos durante a divisão celular padrão”.
Uma das descobertas mais importantes do estudo é o papel dos complexos envolvendo Aurora B na restauração da distribuição normal dos cromossomos. O professor Jimenez explica: “A liberação deste complexo de regiões específicas da célula é uma etapa crítica durante a transição entre as duas rodadas da meiose. Ela permite que a célula redefina o arranjo dos centrômeros, o que é crucial para a montagem da estrutura correta de distribuição dos cromossomos e da função correta do SAC no início da segunda rodada da meiose. Esta descoberta destaca a complexa interação dos componentes celulares durante a meiose.
Tomados em conjunto, este estudo não só enriquece a nossa compreensão da meiose, mas também abre novos caminhos para abordar doenças genéticas causadas por erros meióticos.
Referência do diário
Sergio Villa-Consuegra, Víctor A. Tallada, Juan Jimenez, “Aurora B quinase apaga matrizes de centrômero de microtúbulos unipolares na transição da meiose I-II”, iScience, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.108339.
Sobre o autor
Dr. Juan Jiménez é Professor de Genética na Universidade Pablo de Olavide (UPO) e PI do Instituto CABD em Sevilha, Espanha. Em 1987, doutorou-se em Genética no laboratório da Dra. Tahia Benítez na Universidade de Sevilha, Espanha, e realizou um período de investigação no Instituto Gulbenkian de Ciência sob a orientação do Professor N. van Uden. Durante este período trabalhou como Professor Auxiliar no Departamento de Genética, recebeu uma bolsa da UNESCO e recebeu o Prémio da Câmara Municipal de Sevilha. Em 1987, ele iniciou pesquisa de pós-doutorado no laboratório do Dr. Paul Nurse (Prêmio Nobel de 2001) no ICRF, Londres, e no Departamento de Microbiologia da Universidade de Oxford, Reino Unido, trabalhando em estreita colaboração com o Dr. Ele recebeu uma bolsa de pesquisa júnior em cefalosporinas no Linacre College. Em 1989 regressou a Espanha como professor na Faculdade de Ciências da Universidade de Málaga. Em 2000, mudou-se para a UPO como Vice-Presidente de Pesquisa e Presidente da Universidade. Enquanto atuava como vice-presidente, foi cofundador do Instituto CABD (Centro Conjunto de Pesquisa CSIC-UPO) e atuou como seu primeiro diretor. Em 2012, foi pesquisador visitante no Departamento de Bioquímica (Laboratório Juan Mata), Universidade de Cambridge, Reino Unido. Sua pesquisa se concentra em como diferentes funções celulares, como tradução, citocinese ou desmontagem do fuso, são coordenadas com os mecanismos que regulam os ciclos celulares mitóticos e meióticos. Estudos aplicados de formação de biofilme pela “levedura de vinho Flo” e o desenvolvimento de algoritmos para buscas in silico de pequenas ORFs (AnABlast) também são temas de pesquisa de seu grupo (Orcid: https://orcid.org/0000 -0002-3851-7393).
