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o modelo 3D estrutural do complexo de BAF altera a arquitetura do ADN, fornece indícios no cancro

Os cientistas criaram 3 inauditos um modelo estrutural dimensional de uma “máquina molecular chave” conhecida como o complexo de BAF, que altera a arquitetura do ADN e é transformado freqüentemente no cancro e nas algumas outras doenças.

Os pesquisadores, conduzidos por Cigall Kadoch, PhD, do Dana-Farber Cancer Institute, relataram a primeira “imagem estrutural 3-D” dos complexos de BAF refinados directamente das pilhas humanas em seus estados nativos - um pouco do que sintetizado artificial no laboratório - fornecer uma oportunidade de traçar espacial milhares de mutações cancro-associadas aos lugar específicos dentro do complexo.

“Um modelo estrutural 3-D, ou “imagem, “de como este complexo olha realmente dentro do núcleo de nossas pilhas permaneceu indescritível - até aqui,” diz Kadoch. O modelo recentemente obtido representa “a imagem a mais completa do complexo humano de BAF conseguido até agora,” disse os investigador, relatando na pilha do jornal.

Estes resultados novos “fornecem uma fundação crítica compreendendo mutações doença-associadas humanas nos componentes do complexo de BAF, que estam presente dentro sobre 20% de cancros humanos e nos diversos inabilidade intelectual e desordens neurodevelopomental,” os autores disseram.

Estas introspecções poderiam ajudar cientistas a compreender como as mutações nas proteínas que compo o complexo conduzem ao rompimento do regulamento normal do ADN e daqui da expressão dos genes nas pilhas, potencial fazendo com que o crescimento cancerígeno das pilhas forme tumores.

As mutações no complexo de BAF, por exemplo, são a única causa de cancros raros da infância tais como o sarcoma synovial e rhabdoid maligno, e contribuem aos cancros comuns tais como câncers pulmonares ovarianos e.

O complexo de BAF é “máquina molecular,” um grupo de proteínas que remodelam a maneira que o ADN é empacotado nas pilhas. É compo das subunidades de dúzia proteínas especificadas por 29 genes diferentes. As tentativas precedentes de obter um modelo 3-D estrutural do complexo de BAF foram baseadas nas moléculas de proteína projetadas recombinantly no laboratório, “que eram incapazes de recrear o complexo inteiro,” diz Kadoch.

Disse que e seus colegas têm tentado resolver a estrutura 3-D de BAF desde 2014, seu objetivo fundamental que é um modelo estrutural que poderia o ajudar a informar o impacto das mutações e finalmente, ajudam a classificar as mutações baseadas em onde é ficada situada na “imagem” de BAF. Extrair complexos de BAF das pilhas humanas era um desafio enorme: “nós planejamos uma maneira nova de refinar estes complexos - tomou anos,” diz.

BAF é uma de diversas “máquinas moleculars” que regulam a expressão dos genes nas pilhas alterando a cromatina, uma substância compor do ADN e a proteína. A cromatina empacota a costa longa do ADN que contem genes em unidades mais condensadas.

Uma única pilha contem centenas de milhares de complexos dealteração, de que BAF é um tipo. As mutações em BAF, quando não alterarem o código do ADN dos genes para causar o cancro, interrompem a topologia e a acessibilidade do ADN, conduzindo à expressão genética aberrante e ao crescimento de tumores malignos.

Usando diversas ferramentas analíticas novas poderosas na combinação, os investigador produziram um modelo da estrutura do complexo de BAF como um complexo isolado e no formulário BAF toma quando liga aos nucleosomes - carretel-como as unidades de cromatina em torno de que os segmentos do ADN são esbaforidos. Ligar aos nucleosomes é necessária para que os complexos de BAF remodelem a cromatina e influenciem a expressão genética.

Uma das ferramentas as mais novas e as mais úteis os pesquisadores usados para obter a estrutura do limite de BAF aos nucleosomes é chamado cryo-EM, um formulário da microscopia de elétron que possa criar modelos de alta resolução das moléculas em seu ambiente nativo, e que os cientistas dizem estejam revolucionando o campo da biologia estrutural. Os reveladores do cryo-EM ganharam um prémio nobel em 2017.

Neste caso, os complexos humanos de BAF eram demasiado heterogêneos e flexíveis para que o método produza apenas uma estrutura de alta resolução, mas quando emparelhada com outros dois métodos, conhecidos como a massa-espectrometria e a homologia deligamento que modelam, a conectividade estrutural entre as subunidades tornou-se mais clara.

Kadoch e seus colegas relatam que o complexo de BAF está compo de três módulos que formam uma forma de “C” e prendem o nucleosome em lados opostos como a C-braçadeira de um carpinteiro mantêm partes de madeira unida.

Descobriram que as duas regiões do BAF estruturam que o aperto o nucleosome é “hot spot” onde as mutações cancerígenas freqüentemente ocorrem e usaram experiências para mostrar como as mutações interrompem o regulamento normal da cromatina por complexos de BAF.

O grupo igualmente encontrou outros lugar dentro do complexo a respeito de onde as mutações conhecidas do cancro, contidas em uma base de dados conhecida como CÓSMICO (o catálogo de mutações somáticas no cancro), estrutural “se aglomeram” e resolveram suas funções.

Traçar tais mutações na estrutura do BAF complexo e compreender seu impacto funcional permaneceram um major, objetivo não satisfeita do campo at large por décadas. Isto marca o começo de uma era em que nós poderemos “agrupar funcional” as mutações que definem características específicas do tumor e informam oportunidades terapêuticas.”

Cigall Kadoch, PhD, Dana-Farber Cancer Institute

Source:
Journal reference:

Mashtalir, N., et al. (2020) A Structural Model of the Endogenous Human BAF Complex Informs Disease Mechanisms. Cell. doi.org/ 10.1016/j.cell.2020.09.051.