As células normais envelhecem e eventualmente morrem quando atingem sua vida útil máxima. Nessas células, como a transcriptase reversa da telomerase humana (hTERT) é inibida, os telômeros (as extremidades dos cromossomos) não podem ser sintetizados, resultando no encurtamento dos telômeros.
Embora esta ligação permaneça obscura, muitos estudos sugerem que a reativação do hTERT leva à manutenção dos telômeros, potencialmente levando ao câncer. Ao mesmo tempo, estudos mostraram que algumas proteínas de ligação aos telômeros interagem com G-quadruplexes.
Como o promotor hTERT contém múltiplas sequências formadoras de G-quadruplex, em um estudo recente, os cientistas investigaram se o fator 2 de ligação à repetição telomérica (TRF2) está associado ao promotor e se isso tem um impacto na regulação do hTERT. Prof Shantanu Chowdhury, Shalu Sharma, Ananda Kishore Mukherjee, Shuvra Shekhar Roy, Sulochana Bagri, Dr. Meenakshi Verma, Antara Sengupta, Manish Kumar do Instituto CSIR de Genômica e Biologia Integrativa, em colaboração com o Dr. Regulação, estabelecendo uma ligação molecular entre os telômeros e a telomerase, que é crítica para a transformação tumoral, envelhecimento e terapias regenerativas, o estudo publicado em relatório de célula.
Os cientistas identificaram a sequência do promotor TERT do G-quadruplex de vertebrados. Eles também realizaram ensaios ChIP (imunoprecipitação da cromatina) e os analisaram. Ao mesmo tempo, como o TRF2 é uma verdadeira proteína de ligação aos telômeros, a PCR telomérica foi usada como controle positivo para o TRF2 ChIP. Posteriormente, eles realizaram uma série de experimentos, incluindo imunoprecipitação de proteínas, cálculo da intensidade do sinal TRF2 e hTERT usando imagens de microscopia de imunofluorescência, citometria de imunofluxo, PCR em tempo real, análise de blot, ELISA e alguns outros ensaios moleculares.
O professor Chowdhury e colegas demonstraram que o TRF2 interage diretamente com o promotor hTERT e controla a expressão de hTERT e a atividade da telomerase em células cancerígenas e normais. Eles também descobriram que os principais domínios de MYB e TRF2 são necessários para a regulação transcricional do hTERT; TRF2 regula o estado epigenético da cromatina no promotor hTERT; TRF2 induz o recrutamento do complexo repressor polycomb (PRC2) para o promotor hTERT.
A equipe de pesquisa descobriu que a associação do TRF2 com o promotor hTERT não depende dos telômeros, mas dos G-quadruplexes. Além disso, em cancros com mutações no promotor hTERT, a ocupação do TRF2 é perdida e, ao estabilizar o G-quadruplex com ligandos, a ligação ao TRF2 é restaurada e a telomerase activada é inibida.
Suas descobertas ajudarão a entender mais sobre envelhecimento, câncer, senescência celular e processos de resposta a danos no DNA relacionados à manutenção dos telômeros e à regulação da telomerase. O autor principal, Professor Chowdhury, disse: “A situação dos telômeros é particularmente importante no câncer. Embora sejam necessários mais trabalhos para testar isso, com base em nossas descobertas, estabelecer a conversa cruzada entre telômeros e telomerase através do TRF2 (ligação telomérica versus não telomérica no hTERT promotor) pode ser a chave para como os telômeros são gerenciados nas células cancerígenas. “
Ele também acrescentou: “O aumento relativo nos níveis de telomerase e de telômeros longos é crítico para a manutenção/sobrevivência de células-tronco pluripotentes”. Portanto, a regulação do hTERT mediada pelo TRF2 associada aos telômeros pode ser importante para a pluripotência.
Este estudo demonstra pela primeira vez que a reinibição de hTERT induzida por TRF2 no glioblastoma multiforme e outros cânceres oferece potenciais oportunidades terapêuticas usando ligantes de moléculas pequenas. Essas pequenas moléculas são adaptadas para ligar e estabilizar G-quadruplexes. O professor Chowdhury disse: “Esses resultados fornecem oportunidades interessantes para o desenvolvimento de moléculas de ligação ao G-quadruplex para tratar o glioblastoma multiforme, um câncer cerebral devastador”. Além disso, também foi demonstrado o mecanismo pelo qual o hTERT permanece suprimido nas células normais e a sua desregulação leva à reativação do hTERT nas células cancerígenas.
O professor Chowdhury disse: “Coletivamente, esses resultados sugerem que a ligação molecular entre os telômeros e a telomerase pode ser crítica para o avanço da compreensão das funções celulares intrínsecas, incluindo transformação neoplásica, senescência e pluripotência/diferenciação”.
Referência do diário:
Sharma S, Mukherjee AK, Roy SS, Bagri S, Lier S, Verma M, Sengupta A, Kumar M, Nesse G, Pandey DP, Chowdhury S. A telomerase humana é regulada diretamente por interações quadruplex TRF2-G não-teloméricas. Relatórios de células 2021, 18 de maio;35(7):109154. DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109154. PMID: 34010660.
Sobre o autor
Dr. Shahlu Sharma, Ph.D.
Depois de concluir seu mestrado em Microbiologia, a Dra. Shalu Sharma juntou-se ao Dr. Shantanu Chowdhury no CSIR-IGIB em 2014 para atividades de doutorado. O laboratório SC estuda a biologia dos telômeros no câncer. Ela começou explorando o papel regulador dos telômeros na senescência celular e na transcriptômica de todo o genoma. Com o tempo, ela se interessou em compreender a regulação da telomerase humana, uma enzima que é superativada em mais de 90% dos cânceres. As recentes descobertas da equipe de pesquisa esclarecem como os telômeros sinalizam a regulação da telomerase. Como mutações clínicas no promotor da telomerase levam à superativação da telomerase. Com base nisso, a equipe de pesquisa descobriu o potencial de pequenas moléculas de ligação ao DNA para intervenção terapêutica.
Dra. Ananda Mukherjee, Doutorado
Ananda K Mukherjee ingressou no laboratório do Dr. Shantanu Chowdhury no IGIB como estudante de pós-graduação em 2014, onde aprendeu sobre a biologia dos telômeros e a proteína de ligação aos telômeros – TRF2. A equipe de pesquisa fez a interessante observação de que os efeitos transcricionais não canônicos do TRF2 dependem do comprimento dos telômeros. Eles então notaram que o TRF2 inibe diretamente a telomerase, mantendo histonas repressivas usando G-quadruplexes em promotores de genes. Eles descobriram ainda que mutações específicas do glioblastoma que perturbam o G-quadruplex levam à perda dessa regulação. Atualmente, ele está tentando entender como a heterogeneidade do comprimento dos telômeros nas células tumorais afeta a resposta imunológica ao câncer.
Prof. Dr. Shantanu Chowdhury
Shantanu Chowdhury é atualmente professor no Instituto CSIR de Genômica e Biologia Integrativa, Delhi. Seus interesses de pesquisa incluem a compreensão da função de estruturas de DNA de fita não dupla chamadas G-quadruplexes. Especialmente o controle da telomerase e a função dos telômeros no câncer. Em 2002, mudou para o cargo atual e abriu seu próprio laboratório. Em 2012, Shantanu recebeu o Prêmio Shanti Swarup Bhatnagar em Ciências Biológicas (o prêmio científico de maior prestígio da Índia). Ele é membro sênior do DBT/Wellcome Trust India Consortium e membro do Conselho Editorial do Journal of Biological Chemistry.
Crédito da imagem principal: Chowdhury et al. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109154
