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O mecanismo mágico do reparo genético: como a proteína RecA desencadeia a resposta SOS?
A resposta SOS é um mecanismo de resposta global quando as células enfrentam danos no DNA. Durante esse processo, o ciclo celular é pausado e os processos de reparo de DNA e mutação genética são iniciados. O cerne desse fenômeno está na proteína RecA. Quando o DNA fita simples aparece, a proteína RecA é estimulada e inicia uma série de reações bioquímicas, que por sua vez iniciam a resposta SOS.
"O papel da proteína RecA não é apenas reparar o DNA, mas também uma nova perspectiva sobre como as células respondem ao estresse."
Descoberta da resposta SOS
O conceito de resposta SOS foi proposto pela primeira vez por Evelyn Witkin. Ao estudar as características fenotípicas da E. coli mutante, Witkin e seu colega de pós-doutorado Miroslav Radman detalharam a resposta SOS da bactéria à radiação UV. A descoberta desse sistema não apenas prova que as células podem coordenar sua resposta a danos no DNA, mas também abre caminho para pesquisas aprofundadas sobre respostas ao estresse celular.
Mecanismos da resposta SOS
Em condições normais de crescimento, o gene SOS é regulado negativamente pelo dímero da proteína inibitória LexA. LexA reprime a expressão desses genes ligando-se a uma sequência de consenso específica de 20 pb (caixa SOS). Entretanto, quando o DNA é danificado, à medida que regiões de DNA fita simples se acumulam na forquilha de replicação, a proteína RecA começa a formar estruturas filamentosas ao redor dessas regiões de DNA fita simples de maneira dependente de ATP e se torna ativada.
"A ativação da proteína RecA faz com que a proteína inibitória LexA se autoclivre, liberando assim a inibição do gene SOS."
Quando a concentração de LexA diminui, o gene SOS correspondente começa a ser expresso. Esse processo é gradual e ordenado. LexA tem uma afinidade mais fraca para certos operadores (como lexA, recA, uvrA, etc.), então esses genes são totalmente ativados primeiro na resposta SOS e são expressos preferencialmente durante o processo de reparo.
Resistência aos antibióticos e a resposta SOS
O estudo descobriu que o sistema de resposta SOS pode levar a mutações e causar ainda mais resistência a antibióticos. Durante a resposta SOS, as três DNA polimerases de baixa fidelidade do mundo (Pol II, Pol IV e Pol V) aumentam a taxa de mutação. Portanto, muitas equipes de pesquisa estão agora mirando essas proteínas na esperança de desenvolver medicamentos que possam impedir o reparo do SOS.
"Ao estender o tempo que os patógenos levam para desenvolver resistência aos antibióticos, a eficácia a longo prazo de alguns antibióticos poderia ser melhorada."
Teste de genotoxicidade
Na Escherichia coli, várias classes de agentes que danificam o DNA podem iniciar a resposta SOS. Ao fundir o operador lac a um operador controlado por uma proteína associada ao SOS, um ensaio colorimétrico simples pode ser implementado para detectar genotoxicidade. Quando um análogo de lactose é adicionado, ele é degradado pela beta-galactosidase para produzir um composto colorido que pode ser medido quantitativamente por um espectrofotômetro. O grau de mudança de cor é uma medida indireta do grau de dano ao DNA.
Resposta SOS de cianobactérias
As cianobactérias são os únicos procariontes capazes de realizar fotossíntese com liberação de oxigênio, o que teve um impacto significativo na atmosfera de oxigênio da Terra. Em algumas cianobactérias marinhas, como Prochlorococcus e Synechococcus, verificou-se que elas possuem um sistema SOS semelhante ao da E. coli, o que auxilia no reparo do DNA, pois codificam genes homólogos aos genes SOS da E. coli (como lexA e sulA).
Com o estudo aprofundado da proteína RecA e do mecanismo de resposta SOS, os cientistas podem encontrar novas estratégias para evitar que patógenos desenvolvam resistência no futuro?
