Înțelegerea noastră a modului în care funcționează genele s-a bazat mult timp pe ADN, molecula care conține toate instrucțiunile genetice ale unui organism. Totuși, expresia genelor, adică modul în care sunt activate sau dezactivate, depinde și de modificările chimice care le reglează activitatea, fenomen studiat de epigenetică. Până acum, se credea că epigenetica acționează independent asupra ADN-ului și a verișoarelor sale moleculare, ARN. Cu toate acestea, un studiu publicat recent în revista Cell pune în discuție acest punct de vedere. Cercetătorii au descoperit de fapt un nou mecanism prin care ADN-ul și ARN-ul sunt modificate în paralel, ceea ce deschide calea către o mai bună înțelegere a reglării genelor și către noi perspective terapeutice, în special împotriva cancerului.
ADN-ul conține toate instrucțiunile necesare pentru ca un organism să funcționeze, dar expresia lui nu este fixă. Anumite părți ale genomului pot fi pornite sau oprite în funcție de nevoile celulare și de influențele mediului. Acest control nu are loc prin mutații ale ADN-ului în sine, ci prin modificări chimice reversibile grupate sub termenul de epigenetică. Unul dintre cele mai studiate mecanisme ale acestei reglementări este metilarea, care constă în adăugarea unei grupări metil (CH₃) la ADN sau la proteinele histone în jurul cărora este înfășurat ADN-ul. Această modificare poate activa sau inhiba expresia genelor, jucând astfel un rol fundamental în dezvoltarea, diferențierea celulelor și adaptarea la condițiile externe. Un exemplu emblematic al acestei reglementări este inactivarea cromozomului X la mamiferele femele. Fiecare celulă are două copii ale cromozomului X, dar numai una este funcțională; celălalt este metilat și redus la tăcere pentru a preveni producerea excesivă a anumitor proteine.
Epigenetica este, de asemenea, implicată în procese biologice majore, cum ar fi îmbătrânirea, răspunsul la stres, memoria și învățarea. Mai mult, modificări epigenetice sunt observate frecvent în boli precum cancerul în care o genă supresoare tumorală poate fi dezactivată prin metilare anormală. Până de curând, se credea că metilarea ADN-ului și metilarea ARN-ului funcționează independent. Acum, un nou studiu întoarce această idee pe cap dezvăluind că aceste două procese sunt de fapt coordonate, deschizând calea către o nouă înțelegere a reglării genelor.
Cercetătorii au studiat celulele stem embrionare de șoarece pentru a mapa metilarea ADN-ului și a ARN-ului pe măsură ce se dezvoltau. Ei au descoperit că mii de gene au prezentat ambele tipuri de modificări simultan. Asta nu e tot. Pe măsură ce au studiat mai adânc, au identificat un mecanism care permite celulelor să sincronizeze aceste schimbări. Un complex proteic numit METTL3-METTL14, cunoscut pentru capacitatea sa de a metila ARN-ul, interacționează direct cu o enzimă de metilare a ADN-ului, DNMT1. Această descoperire înseamnă că celula are o pârghie de reglare dublă pentru a modula expresia genelor cu o precizie mai mare, în special în timpul diferențierii celulare, procesul care transformă o celulă stem într-o celulă specializată (neuron, mușchi, ficat etc.).
Până de curând, oamenii de știință credeau că diferite mecanisme epigenetice funcționau independent, fiecare influențând expresia genelor în propriul său domeniu. Printre acestea, metilarea ADN-ului a fost considerată un instrument cheie pentru a regla activarea sau dezactivarea genelor, în timp ce metilarea ARN părea să joace un rol distinct, în principal prin modificarea stabilității și translației moleculelor de ARN mesager. Această viziune compartimentată a epigeneticii este acum contestată. Noul studiu dezvăluie că aceste două procese nu sunt doar paralele, ci strâns interconectate. Metilarea ARN-ului și ADN-ului pare să funcționeze în mod concertat, formând un sistem integrat de reglare genetică. Noua descoperire revoluționează înțelegerea noastră a mecanismelor epigenetice și pune sub semnul întrebării anumite modele biologice stabilite. Dacă ADN-ul și ARN-ul sunt modificate în același timp și într-o manieră coordonată, aceasta înseamnă că celula are un nivel și mai fin de control asupra expresiei genelor decât se imagina anterior.
Cea mai importantă parte a acestei descoperiri se referă la cancer. Modificările epigenetice joacă un rol cheie în apariția și progresia tumorilor. Reglarea greșită a ADN-ului și ARN-ului poate duce la supraproducție sau subproducție a anumitor proteine, promovând multiplicarea necontrolată a celulelor canceroase. Cercetătorii bănuiesc că acest nou mecanism ar putea explica de ce unele celule canceroase devin mai agresive. Dacă coordonarea dintre metilarea ADN și ARN este afectată, genele implicate în creșterea tumorii ar putea fi dereglate. Implicațiile clinice sunt majore. Astăzi, există deja tratamente pentru a inhiba metilarea ADN-ului și sunt utilizate în anumite terapii anticancer. În plus, un studiu clinic de fază timpurie testează în prezent inhibarea metilării ARN. Prin urmare, cercetătorii propun o abordare inovatoare: combinarea acestor două strategii terapeutice pentru a îmbunătăți eficacitatea tratamentelor împotriva anumitor tipuri de cancer, în special a leucemiei. Testele timpurii de laborator sugerează că această combinație ar putea încetini sau chiar inversa progresia tumorii.
Loading ...
