A cada segundo, inúmeras células do corpo humano se dividem para produzir novas células. Este é um dos processos mais importantes da biologia, contando com milhares de moléculas trabalhando juntas com incrível precisão. Mas às vezes esse processo é interrompido de maneiras inesperadas.
Antes que uma célula possa se dividir em duas células separadas, ela primeiro deve copiar todo o seu DNA para que cada nova célula obtenha seu modelo genético completo. Em alguns casos, o DNA é replicado com sucesso, mas a célula nunca se divide totalmente. O resultado é uma única célula contendo o dobro da quantidade normal de DNA, uma condição conhecida como duplicação do genoma completo (WGD).
Uma maneira simples de pensar nisso é como fazer duas cópias de um documento, mas acidentalmente colocar as duas cópias na mesma pasta, em vez de mantê-las separadas.
Os cientistas sabem há muito tempo que as duplicações de todo o genoma têm consequências significativas. As células com ADN extra podem deixar de funcionar normalmente, tornar-se inativas, morrer, transformar-se noutros tipos de células, acumular danos relacionados com a idade ou causar doenças, incluindo cancro.
Duas maneiras diferentes pelas quais as células falham
Pesquisadores da Universidade de Hokkaido queriam entender se a forma específica como as células falham durante a divisão altera o que acontece a seguir.
A equipe se concentrou em duas causas principais de duplicação do genoma completo: falha na citocinese e deslizamento mitótico.
Durante a falha na citocinese, a célula quase completa todo o processo de divisão, mas falha na última etapa, dividindo-se fisicamente em duas células separadas. No deslizamento mitótico, uma célula inicia o processo de divisão, mas sai muito cedo, antes que os cromossomos se separem adequadamente.
O professor associado Ryota Uehara, autor correspondente do estudo, disse: “Embora a duplicação de todo o genoma ocorra através de múltiplos processos celulares, atualmente não está claro se as diferenças nas vias afetam as características das células resultantes”.
Embora ambos os erros tenham feito com que as células produzissem o dobro de DNA, os pesquisadores encontraram resultados completamente diferentes.
Por que algumas células com DNA duplicado sobrevivem?
Usando imagens de células vivas e técnicas de rotulagem específicas de cromossomos, os cientistas rastrearam o comportamento das células depois que elas passaram pela duplicação de todo o genoma através de dois mecanismos diferentes.
As células produzidas por falha na citocinese são mais estáveis e têm maior chance de sobrevivência. No entanto, as células geradas através do deslizamento mitótico exibem frequentemente uma distribuição cromossómica desigual e taxas de sobrevivência mais baixas.
Os pesquisadores descobriram que a organização dos cromossomos é um fator-chave por trás dessas diferenças.
No deslizamento mitótico, os cromossomos geralmente se dividem de forma desigual, criando graves desequilíbrios genéticos que reduzem a viabilidade celular. Quando a citocinese falha, a distribuição cromossômica permanece mais equilibrada, permitindo que a célula permaneça mais estável.
A equipe de pesquisa também descobriu que quando melhoraram experimentalmente a segregação cromossômica em células com deslizamento mitótico, a viabilidade celular foi significativamente melhorada.
Impacto na pesquisa do câncer
Essas descobertas podem ter implicações importantes para o tratamento e prevenção do câncer.
A duplicação de todo o genoma é comum em células cancerígenas e algumas terapias contra o câncer podem desencadeá-la inadvertidamente. As células que sobrevivem após adquirirem DNA extra podem continuar a se multiplicar e levar à recorrência do tumor.
O novo estudo mostra que direcionar o processo de segregação cromossômica pode ajudar a impedir que células anormais sobrevivam e continuem a crescer.
“A duplicação de todo o genoma pode ocorrer através de diferentes mecanismos, mas os seus efeitos únicos têm sido largamente ignorados”, disse Uehara. “Desafiámos esta visão convencional comparando células formadas através de diferentes mecanismos e descobrimos que estas diferenças podem afectar o comportamento celular a longo prazo”.
