Quando falamos sobre memórias em biologia, tendemos a focar no cérebro e no armazenamento de informações nos neurônios. Mas existem muitas outras memórias que persistem dentro das nossas células. As células lembram-se da sua história de desenvolvimento, se foram expostas a agentes patogénicos, e assim por diante. Isto levanta uma questão que tem sido difícil de responder: como pode algo tão básico como uma célula manter informações em múltiplos compartimentos?
Não existe uma resposta única e os detalhes são muito difíceis de determinar em muitos casos. Mas os cientistas já trabalharam para desenvolver detalhadamente um único sistema de memória. As células são capazes de lembrar quando seus pais tiveram dificuldade em se dividir, um problema frequentemente associado a danos no DNA e ao câncer. Se os problemas forem suficientemente grandes, as duas células resultantes deixarão de se dividir.
Defina um cronômetro
Em organismos multicelulares, a divisão celular é regulada com muito cuidado. A divisão descontrolada é a marca registrada do câncer. Mas problemas com partes individuais da divisão – coisas como copiar DNA, reparar qualquer dano e garantir que cada célula filha receba o número certo de cromossomos – podem levar a mutações. Portanto, o processo de divisão celular envolve muitos pontos de verificação onde a célula garante que tudo está funcionando corretamente.
Mas se a célula passar por todos os checkpoints, tudo ficará bem, certo? Não exatamente, ao que parece.
Mitose é a parte da divisão celular em que cromossomos duplicados são separados em cada uma das células-filhas. Gastar muito tempo dividindo pode significar que os cromossomos foram danificados, o que pode causar problemas no futuro. Pesquisas anteriores descobriram que algumas células derivadas da retina serão registradas quando a mitose demorar muito e as células filhas pararem de se dividir.
O novo trabalho, realizado por uma equipe de pesquisadores em Okinawa, no Japão e em San Diego, começa a mostrar que esse comportamento não se limita às células da retina, mas parece ser uma resposta geral à mitose lenta. Experimentos de tempo preciso mostraram que quanto mais tempo as células tentam sofrer mitose, maior a probabilidade de as células-filhas pararem de se dividir. Os pesquisadores chamam esse sistema de “cronômetro mitótico”.
Então, como a célula inicia o cronômetro? Não é como se você pudesse pedir ao Siri para definir um cronômetro, ele está basicamente preso ao trabalho com ácidos nucléicos e proteínas.
Acontece que, como muitas coisas que são transportadas para a divisão celular, a resposta remonta a uma proteína chamada p53. É uma proteína essencial para muitas vias que detectam danos celulares e evitam que se dividam se houver problemas. (Talvez você se lembre disso em nossa cobertura recente sobre a evolução das células-tronco de elefantes.)
Um cronômetro feito de proteínas
Os pesquisadores descobriram que, à medida que ocorria a mitose, a p53 começou a se formar em um complexo contendo duas outras proteínas (protease 28 específica da ubiquitina e a proteína 1 associada à p53, de nome criativo). Se você fizesse mutações em uma das proteínas que impediam a formação desse complexo, o relógio mitótico pararia de funcionar. Este complexo de três proteínas só começa a acumular-se em níveis significativos se a mitose demorar mais do que o normal e permanece estável uma vez formado, para que seja transportado para as células-filhas quando a divisão celular estiver completa.
Então, por que esse complexo só se forma quando a mitose demora mais que o normal? A chave acaba sendo uma proteína chamada quinase, que liga fosfato a outras proteínas. Os pesquisadores examinaram produtos químicos que inibem quinases específicas ativas durante a mitose e o reparo do DNA, e encontraram uma substância específica que era essencial para o relógio mitótico. Na ausência desta quinase (PLK1, para os curiosos), o complexo de três proteínas não se forma.
Assim, os investigadores pensam que o cronómetro se parece com isto: durante a mitose, a quinase liga lentamente um fosfato a uma das proteínas, permitindo-lhe formar o complexo de três proteínas. Se a divisão ocorrer com rapidez suficiente, os níveis deste composto não se tornarão muito elevados e não terá efeito na célula. Mas se a divisão prosseguir mais lentamente, o composto começa a acumular-se e é suficientemente estável para permanecer presente em ambas as células-filhas. A presença do composto ajuda a estabilizar a proteína p53, permitindo-lhe interromper futuras divisões celulares, uma vez que esteja presente em níveis suficientemente elevados.
Consistente com esta ideia, todas as três proteínas do complexo são supressoras de tumores, o que significa que as mutações nelas aumentam a probabilidade de formação de tumores. Os pesquisadores confirmaram que o relógio mitótico era frequentemente defeituoso em amostras de tumores.
Então, é assim que as células individuais são capazes de armazenar uma de suas memórias – a memória de problemas com a divisão celular. No entanto, o cronômetro mitótico é apenas um dos sistemas de armazenamento de memória, com sistemas completamente separados que lidam com memórias diferentes. Ao mesmo tempo que isto acontece, há um grande número de outras vias que também alimentam a atividade da p53. Assim, embora o relógio mitótico possa lidar eficientemente com um tipo específico de problema, ele está integrado em muitos sistemas complexos adicionais que operam na célula.
Ciência, 2024. DOI: 10.1126/science.add9528 (Sobre IDs digitais).
