Com publicação científica

Biologia celular e reparos no DNA
Avanços na compreensão de como as células fazem reparos de emergência no DNA podem ajudar tratamentos do câncer
Dois novos estudos trazem uma visão detalhada sobre como proteínas reparam o DNA rompido no interior da cromatina densamente compactada no núcleo celular

Julien Tromeur via Shutterstock

Ilustração de célula, com destaque para a cromatina no núcleo

Por Redação SciAdvances

23 de setembro de 2026, 18:09

Fonte

Universidade Johns Hopkins

Áreas

Biologia, Biotecnologia, Engenharia Biológica, Genética, Genômica, Medicina, Medicina de Precisão, Oncologia, Terapia Celular

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Biologia celular e reparos no DNA

O DNA carrega as instruções biológicas que as células precisam. Danos em uma das fitas da molécula de DNA geralmente não são tão graves, mas uma quebra de fita dupla corta completamente a sua estrutura e, se não for reparada (ou for reparada incorretamente), a célula pode morrer ou adquirir mutações que podem contribuir para doenças como o câncer.

O processo de reparo denominado ’união de extremidades não homólogas’ é um dos principais sistemas que as células humanas utilizam para lidar com essa situação crítica. O processo identifica extremidades rompidas, faz o preparo para a reconexão e sela a quebra.

Avanço: estudos mostraram mecanismos biológicos envolvidos no reparo celular de quebras do DNA

Dois novos estudos trouxeram uma visão detalhada e inédita de como as células humanas reparam uma das formas mais perigosas de dano genético: uma ruptura que separa ambas as fitas da dupla hélice do DNA.

Publicados na revista científica Nature Communications, os estudos examinaram diferentes estágios do processo de reparo ’união de extremidades não homólogas’.

Em conjunto, as descobertas revelaram como as células acessam o DNA danificado, compactado no interior da cromatina, e reúnem um conjunto versátil de ferramentas moleculares para preparar e reconectar as extremidades rompidas.

As pesquisas, que avançam na compreensão científica sobre um sistema de reparo que protege o genoma humano continuamente, poderão contribuir para o desenvolvimento da próxima geração de terapias contra o câncer e também de técnicas de edição genética mais avançadas.

O Dr. Yuan He, professor de Biofísica Estrutural e Biologia da Cromatina na Universidade Johns Hopkins e autor sênior de ambos os artigos, explicou que estes são os primeiros estudos que conseguem observar o DNA da maneira como ele realmente se apresenta na célula.

As pesquisas tiveram a participação de cientistas da Universidade Johns Hopkins; do Instituto Nacional de Ciências da Saúde Ambiental dos EUA (NIEHS/NIH); Universidade Northwestern e Universidade do Novo México, nos EUA; e da Universidade de Calgary, no Canadá.

Cientistas analisaram imagens de criomicroscopia eletrônica

O primeiro estudo abordou como essa maquinaria de reparo opera no ambiente densamente povoado de uma célula.

Os novos experimentos mostraram que duas proteínas, chamadas Ku70/80 e DNA-PKcs, estão entre as primeiras a chegar ao local de uma quebra de fita dupla do DNA.

Imagens obtidas por meio de criomicroscopia eletrônica (cryo-EM) sugerem que as proteínas Ku e DNA-PKcs avançam progressivamente ao longo do DNA associado aos nucleossomos. Esse movimento permite que a maquinaria de reparo atue mesmo quando o acesso ao DNA danificado é restrito.

Nesse caso, a maquinaria de reparo foi capaz de unir as extremidades rompidas mantendo o nucleossomo no lugar, o que indica que as células podem iniciar o reparo sem precisar desmontar previamente a estrutura de empacotamento ao redor da quebra do DNA.

Já o segundo estudo investigou o que acontece após a aproximação das extremidades rompidas.

Novamente usando a técnica de cryo-EM, os pesquisadores determinaram como uma proteína de reparo chamada ‘polimerase lambda’ se acopla à estrutura que mantém as extremidades do DNA unidas. Essa proteína é capaz de adicionar os blocos construtores de DNA ausentes, ajudando a tornar as extremidades compatíveis entre si.

Também foi observado um complexo de reparo contendo tanto a polimerase lambda quanto outra proteína, a PNKP, que prepara extremidades de DNA quimicamente danificadas para a religação.

As descobertas indicam que a união de extremidades não homólogas pode reunir diversas ferramentas especializadas ao redor da mesma quebra, criando o equivalente a uma oficina molecular de reparo multifuncional.

Os estudos forneceram mapas moleculares detalhados de como a célula acessa, prepara e religa o DNA quebrado, o que pode ter múltiplos desdobramentos científicos importantes, incluindo melhores tratamentos contra o câncer.

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Últimos avanços

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Yuan He

Professor de Biofísica Estrutural e Biologia da Cromatina na Universidade Johns Hopkins

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Mais Informações

Acesse o artigo completo DNA-PK driven nucleosome unwrapping enables NHEJ in chromatin (em inglês).

Acesse o artigo completo End processing in NHEJ by Polymerase λ and PNKP is coordinated during short-range synapsis (em inglês).

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