As células têm um código de estrada para os cromossomas

Num artigo, publicado no dia 23 de Abril na revista Science, uma equipa de investigadores, liderada por Helder Maiato, prova que há um código de estrada dentro das células, descoberta que muda a forma como entendemos o movimento dos cromossomas durante a divisão celular. A equipa utilizou o transporte de cromossomas como modelo para explicar este sistema de navegação, mostrando como este mecanismo de sinalização condiciona o sentido em que os transportadores moleculares circulam. Investigadores do Instituto de Biologia Molecular e Celular (IBMC) mostram que a presença de certos sinais nos microtúbulos, que são como estradas intracelulares, indica aos cromossomas qual o caminho a seguir durante a divisão celular.

Os microtúbulos são pequenos tubos que estruturam e organizam o interior das células e que lhes servem de suporte. Também constituem a principal rede de transporte intracelular. Minúsculos carregadores, as proteínas motoras, deslocam-se neles levando atrelados enormes volumes, como cromossomas, vesículas e outros componentes subcelulares como as mitocôndrias. Esta rede de autoestradas é bastante complexa e desconhecia-se, até hoje, como é que as proteínas motoras que transportam os cromossomas se orientam. A equipa portuguesa descobriu que existem sinais que marcam as “estradas” e que indicam se uma proteína-motora deve optar por um sentido, ou pelo seu inverso.

O grupo do IBMC estudou o momento da divisão celular, altura em que as células formam uma nova rede de microtúbulos com uma disposição bem conhecida, o fuso mitótico. “Durante a divisão das células estabelece-se uma rede de microtúbulos, cuja função é colocar os cromossomas na zona central da célula para que depois se separem equitativamente entre duas células filhas”, explica Marin Barisic, primeiro autor do artigo. Grande parte dos cromossomas, diz o autor, “fica, desde início, estacionado na zona central dessa rede” de estradas, a placa equatorial, até ao momento da separação dos cromossomas. Mas há cromossomas que ficam fora dessa zona de estacionamento, sendo obrigados a percorrer um caminho, primeiro até aos pólos da célula e daí para a zona central. 

No primeiro momento os cromossomas tresmalhados agregam-se a qualquer microtúbulo da rede que se espalha um pouco por todo o lado, como se fossem uma rede de estradas secundárias do fuso mitótico. Daí dirigem-se à zona principal dos pólos, os centrossomas, que funcionam como rotundas, e daí seguem pelas estradas principais até à zona de estacionamento central.

Neste processo de movimentação os investigadores centraram a atenção num dos carregadores dos cromossomas que circula no fuso - a proteína motora CENP-E - e, em diferentes experiências, adicionaram e removeram seletivamente um sinal aos microtúbulos, a tirosina. Helder Maiato explica que “quando se mudam os sinais ao longo dos microtúbulos, altera-se completamente a circulação dos cromossomas que estão em trânsito”. Se todos os microtúbulos forem sinalizados com tirosina os cromossomas ficam bloqueados perto dos centrossomas”, nas rotundas na nossa analogia. Se, pelo contrário, os sinais de tirosina forem removidos de todo o fuso mitótico, os cromossomas afastam-se para além dos pólos e perdem-se pelas estradas secundárias. O investigador explica que “se o microtúbulo tiver marcas de tirosina, o carregador CENP-E fica em descanso e não transporta nenhum cromossoma a partir do pólo, mas se os microtúbulos não tiverem marcas de tirosina, como é o caso dos microtúbulos principais do sistema, o CENP-E arrasta os cromossomas para o centro da célula”.

“Há muito que se suspeitava que existe um código nos microtúbulos mas nunca se havia demonstrado de uma forma tão evidente para que serve”, diz-nos Helder Maiato. Depois do código genético e da epigenética, parece que a nova revolução será este novo código - o código dos microtúbulos. Nas palavras do investigador, “provamos, quer através de experiencias em células vivas, quer reconstituindo o processo in vitro, que um sinal integrado nos microtúbulos é capaz de indicar o caminho correcto aos cromossomas durante a divisão celular”. E prevê que “possivelmente existirão inúmeros outros sinais como este, capazes de condicionar o movimento das várias proteínas motoras” o que, no seu entender, poderá constituir “um verdadeiro GPS celular que certamente irá revolucionar a nosso conhecimento sobre a dinâmica dos cromossomas durante a divisão celular”.  

O trabalho publicado na Science vem na sequência de outros anteriores de impacto equivalente, “só possíveis pelo investimento conseguido do European Research Council e pelo recente prémio da FLAD que” para Helder Maiato, “dão liberdade suficiente para explorarmos a nossa curiosidade”. Sem estas fontes de financiamento e sem esta liberdade “seria muito difícil alcançar estes sucessos”, afirma. Atualmente, estão a ser utilizados diversos fármacos que conseguem alterar o código dos microtúbulos. No entanto o seu uso clínico, nomeadamente no tratamento de alguns tipos de cancro onde o código está alterado, tem um efeito a nível celular cuja ação especifica ainda se desconhece. 

Referência do artigo:

Barisic M, Silva e Sousa R, Tripathy SK, Magiera MM, Zaytsev AV, Pereira AL, Janke C, Grishchuk EL, Maiato H (2015). Microtubule detyrosination guides chromosomes during mitosis. Science.

http://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aaa5175

Legenda - Foto de uma célula em divisão: os microtúbulos da célula em divisão estão representados a branco e os que não estão marcados com tirosina a verde. A região dos cromossomas onde se liga a proteína motora CENP-E está marcada a violeta, visivelmente associada aos microtúbulos não marcados.