Vírus revelam sistema que desliga genes sem cortar o DNA

Cientistas encontraram em vírus um sistema capaz de reconhecer trechos de DNA e silenciar genes sem cortar a molécula. Batizado de VIPR, ele usa RNA como guia e acrescenta uma peça à investigação de como surgiram os mecanismos que deram origem ao CRISPR.

A descoberta aparece em dois trabalhos publicados em 17 de setembro na revista Science. O resultado não é uma nova terapia nem uma ferramenta pronta para corrigir o genoma humano. É um mecanismo natural de reconhecimento do DNA cuja capacidade de silenciamento foi demonstrada em laboratório, como descreve o estudo sobre a função do VIPR.

Uma disputa entre vírus dentro da mesma célula

O sistema foi identificado em bacteriófagos, os vírus que infectam bactérias. Quando diferentes fagos disputam uma mesma célula, atrapalhar o concorrente pode favorecer a reprodução de um deles.

Os alvos naturais encontrados pelos pesquisadores sugerem que o VIPR participa desse conflito. Em vez de destruir o DNA rival, o complexo pode impedir que determinadas instruções sejam utilizadas. A equipe também demonstrou defesa contra fagos ao redirecionar o sistema para reprimir a transcrição, processo que produz RNA a partir do DNA.

A pesquisa reuniu cientistas dos laboratórios de Jennifer Doudna e Stephen Brohawn, na Universidade da Califórnia em Berkeley. Segundo o Innovative Genomics Institute, ligado à equipe, a busca combinou ferramentas computacionais, incluindo inteligência artificial, com experimentos. A identificação não ficou apenas em uma previsão de computador.

O guia reconhece o DNA com intervalos

O detalhe mais incomum está na leitura do alvo. Em vez de exigir correspondência contínua ao longo de uma sequência, o RNA do VIPR reconhece posições selecionadas, com intervalos entre elas.

No segundo trabalho da Science, os autores reconstruíram a organização do complexo usando criomicroscopia eletrônica, técnica que permite investigar estruturas moleculares em amostras congeladas. As proteínas formam um filamento helicoidal e organizam o RNA para reconhecer o DNA aos pares de bases, deixando de reconhecer diretamente cada terceira posição da mesma maneira.

A estrutura resultante envolve o RNA e as duas fitas do DNA em um arranjo que os pesquisadores chamam de triplex geométrico. Não significa que o material genético do vírus tenha sido substituído por um novo tipo de DNA de três fitas. É a configuração formada quando essas moléculas se associam no complexo.

Também não significa que o código genético deixou de funcionar. A novidade é a regra de reconhecimento usada pelo VIPR para encontrar seu alvo, não uma troca das regras que relacionam informação genética e produção de proteínas.

Desligar um gene não é reescrever o DNA

Essa diferença ajuda a entender tanto o resultado quanto seus limites. Um gene contém informação, mas a célula regula quando e quanto dessa informação será utilizada. O NHGRI, instituto de pesquisa do genoma dos Estados Unidos, explica essa atividade pelo conceito de expressão gênica.

Imagine uma página com uma instrução. Editar seria mudar as palavras; silenciar seria impedir que aquela instrução fosse lida. A analogia não reproduz toda a biologia, mas separa duas intervenções que podem ter consequências diferentes mesmo quando ambas reduzem a atividade de um gene.

Na edição genética, o objetivo é acrescentar, remover ou alterar informação no DNA. O CRISPR-Cas9 é uma das tecnologias usadas para isso, conforme explica o MedlinePlus Genetics. Já o efeito descrito para o VIPR é a repressão da transcrição, não a correção de uma sequência.

Técnicas baseadas em CRISPR também podem silenciar genes, como ressalta o comunicado do IGI. O interesse do VIPR está no mecanismo diferente de reconhecimento e ligação ao DNA, não em ter inventado o silenciamento.

Por isso, mostrar que um sistema encontra um alvo e diminui sua atividade não demonstra, por si só, que ele consegue substituir uma variante genética, reparar uma mutação ou tratar uma doença. São resultados diferentes, que exigem evidências diferentes.

O que o VIPR tem a ver com a origem do CRISPR

Além da possível utilidade como ferramenta, os autores investigaram o parentesco evolutivo do sistema. A proposta é que componentes semelhantes ao VIPR tenham antecedido os primeiros complexos efetores do CRISPR, aqueles que executam o reconhecimento e a ação sobre o alvo.

Isso sugere uma inversão interessante: uma estratégia envolvida na competição entre vírus pode ter contribuído para sistemas de defesa usados por seus hospedeiros. É uma interpretação evolutiva apresentada pelos pesquisadores, apoiada nas relações entre os componentes, e não uma observação direta de acontecimentos do passado.

O passo seguinte é descobrir até onde esse mecanismo pode ser adaptado. Reconhecer DNA de um jeito diferente amplia as possibilidades de pesquisa, mas não elimina a necessidade de avaliar funcionamento, especificidade e limitações em cada aplicação.

A novidade, portanto, não é que o VIPR substituiu o CRISPR. É que a natureza ofereceu outra maneira de localizar informação genética e controlar seu uso, sem que o primeiro passo seja cortar o DNA.