G-quadruplexos no sangue humano podem esconder uma surpresa no ADN

Se acha que sabe qual é o aspeto do ADN, o seu sangue pode esconder uma surpresa.

O ADN faz-nos pensar de imediato na sua célebre dupla hélice. Porém, o material genético nem sempre conserva essa configuração familiar. Alguns fragmentos conseguem dobrar-se em estruturas compactas compostas por quatro cadeias.

Estas formas invulgares já tinham sido observadas no interior das células. Agora, cientistas afirmam tê-las encontrado dobradas no plasma sanguíneo humano.

Porque existe ADN no sangue?

À medida que as células de todo o corpo morrem, deixam para trás pequenos fragmentos de ADN. Estes passam para a corrente sanguínea como pedaços de uma mensagem rasgada, transportando indícios sobre o que se passa no nosso organismo.

Até aqui, os cientistas têm-se focado em ler a mensagem: as suas letras genéticas, o comprimento de cada fragmento e a região do genoma de onde provém. Um novo estudo em pré-publicação sugere que a forma como essa mensagem está dobrada também pode ser relevante.

Os investigadores detetaram estruturas de quatro cadeias denominadas G-quadruplexos, ou G4, no material genético recolhido diretamente do plasma humano.

"O nosso estudo fornece, tanto quanto sabemos, a primeira evidência bioquímica direta de que existem estruturas dobradas de G-quadruplexos nos ácidos nucleicos capturados diretamente do plasma humano", disse à ScienceAlert o biólogo molecular da Universidade de Colónia Robert Hänsel-Hertsch.

Um G4 forma-se quando quatro cópias da letra genética guanina se unem e criam um pequeno quadrado. Vários destes quadrados podem empilhar-se, originando uma estrutura compacta muito distinta da conhecida dupla hélice.

G-quadruplexos no plasma humano

O enigma começou quando os cientistas repararam em fragmentos incomuns conhecidos como ADN livre de células ultracurto. Com cerca de 50 letras genéticas, estas cadeias simples eram tão pequenas que conseguiam atravessar as redes usadas pelos métodos convencionais de captura de ADN.

Alguns continham guanina suficiente para formar G4, e as análises computacionais apontavam para a mesma hipótese.

Contudo, encontrar um pedaço de cordel capaz de fazer um nó não equivale a encontrá-lo já atado. A equipa precisava de capturar estas estruturas no sangue humano enquanto ainda permaneciam dobradas.

A tarefa revelou-se mais difícil do que parece. Os procedimentos agressivos usados para extrair ADN do plasma podiam desfazer estruturas delicadas ou permitir que as moléculas se voltassem a dobrar durante a experiência. Se surgisse um G4 no final, os investigadores não conseguiriam determinar se já existia na corrente sanguínea ou se tinha sido criado em laboratório.

Por isso, a equipa preparou uma armadilha mais suave. Capturou o material genético diretamente do plasma, sem o aquecer nem recorrer a etapas de extração que pudessem alterar a sua forma.

Depois, usou dois detetores independentes. Um era um anticorpo concebido para reconhecer G4. O outro, uma molécula pequena que se ilumina quando se liga a um deles.

Ambos geraram um sinal.

Também foi capturada uma sequência genética equivalente que não conseguia dobrar-se, mas esta não produziu qualquer sinal. De seguida, os investigadores testaram o resultado fazendo os dois agentes de deteção de G4 competir pelas mesmas estruturas. Cada um reduziu o sinal gerado pelo outro, indicando que ambos reconheciam G4 dobrados, em vez de aderirem aleatoriamente ao material capturado.

"A estrutura é uma camada de informação e, potencialmente, de biologia que a sequenciação, por si só, não consegue ver", afirmou Hänsel-Hertsch.

Mas a descoberta trouxe consigo outro mistério.

Embora a investigação tenha começado com ADN ultracurto, a experiência não permitiu perceber se os G4 detetados eram constituídos por ADN ou ARN. O ARN também pode dobrar-se na mesma forma de quatro cadeias, e os detetores reconhecem a estrutura, não a molécula subjacente.

Hänsel-Hertsch classificou isto como "uma limitação real".

Um dos próximos passos será tratar o material capturado com enzimas que destroem ADN ou ARN antes de o voltar a testar. A sequenciação das moléculas dobradas poderá então revelar a sua identidade e origem genómica.

Os cientistas também desconhecem que tecidos as libertaram ou se as estruturas se dobraram dentro das células, ou apenas depois de entrarem na corrente sanguínea.

O que podem os G4 revelar sobre a saúde?

Os G4 surgem frequentemente em regiões do genoma envolvidas no controlo dos genes, e foram observados níveis elevados de G4 em vários tipos de tumores. Isto levanta a possibilidade de os G4 que circulam no sangue poderem, um dia, fornecer informação sobre o cancro que não é possível obter apenas pela leitura das sequências de ADN.

Mas isto não é um novo teste de cancro.

O estudo foi concebido para demonstrar que existem G4 dobrados no plasma, e não para comparar pessoas com cancro com participantes saudáveis. Antes de se considerar qualquer aplicação de diagnóstico, os investigadores terão de identificar as moléculas e medi-las em grupos cuidadosamente caracterizados de doentes e voluntários saudáveis.

Só então será possível saber se uma doença altera, de forma útil, o número, a origem ou o padrão destas estruturas dobradas.

Por enquanto, o estudo deixa uma mensagem mais fundamental - e surpreendente. Os detritos genéticos presentes no nosso sangue podem não ser apenas uma sequência de letras à espera de ser lida. Por vezes, a forma como o papel está dobrado pode fazer parte da mensagem.

Os cientistas começaram apenas agora a aprender a lê-la.

O estudo em pré-publicação está disponível no bioRxiv.

Este artigo foi verificado por Fiona MacDonald e editado por Fiona MacDonald. Embora nos orgulhemos do nosso processo, somos apenas humanos. Se detetar um erro, informe-nos, por favor.