Noncoding regulatory mutations contribute to the aberrant gene expression profile of neuroblastomas

O câncer começa quando as instruções dentro de uma célula dão errado, fazendo com que ela cresça fora de controle. Por décadas, cientistas buscaram por esses erros lendo as seções codificadoras de proteínas do genoma, as partes do DNA que atuam como plantas para construir a maquinaria do corpo. No entanto, em um câncer infantil específico e mortal chamado neuroblastoma, que se forma nas glândulas adrenais ou ao longo da coluna, essas plantas tradicionais frequentemente parecem surpreendentemente limpas. Os pesquisadores encontraram pouquíssimos erros recorrentes nos genes que fabricam proteínas em tumores de alto risco. Esse silêncio nas regiões codificadoras sugere que os verdadeiros culpados podem estar escondidos em outro lugar, nas vastas extensões de DNA que não codificam proteínas, mas que, em vez disso, atuam como interruptores, dimmers e controles de volume para os genes. Essas regiões não codificantes determinam quando e com que força um gene é ligado ou desligado e, se elas forem danificadas, o comportamento da célula pode mudar tão drasticamente quanto se uma planta fosse rasgada.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade do Alabama em Birmingham propôs-se a encontrar esses erros ocultos no neuroblastoma. Eles se concentraram em um fenômeno chamado expressão alélica específica, que ocorre quando uma célula usa uma cópia de um gene de forma diferente da outra. Em uma pessoa saudável, as duas cópias de um gene geralmente produzem quantidades semelhantes de proteína. Mas no câncer, se uma mutação interrompe o interruptor que controla uma cópia, essa cópia pode ser silenciada ou tornar-se hiperativa enquanto a outra permanece normal. Ao comparar a atividade desses pares de genes em amostras de tumores contra tecido adrenal saudável, os cientistas puderam identificar quais genes estavam sendo mal gerenciados pelo câncer. Eles então fizeram uma pergunta crítica: esses genes mal gerenciados estavam sendo impulsionados por perdas ou ganhos cromossômicos de grande escala, que são comuns nesta doença, ou estavam sendo impulsionados por mutações minúsculas e específicas nos interruptores regulatórios não codificantes?

Os pesquisadores analisaram dados genéticos de 156 crianças com neuroblastoma e os compararam com 220 amostras de tecido adrenal normal. Eles identificaram 1.363 genes que mostravam esse padrão específico de má gestão apenas nos tumores. Esses genes não eram aleatórios; eles estavam fortemente envolvidos no desenvolvimento do sistema nervoso simpático e do estado celular adrenérgico, que é a identidade específica que as células do neuroblastoma costumam adotar. Embora muitos desses genes mal gerenciados estivessem, de fato, ligados a grandes erros cromossômicos, a equipe descobriu um grupo significativo que vivia em regiões do genoma com números de cópias normais. Essa descoberta foi crucial porque provou que algo além de danos cromossômicos de grande escala estava causando o mau funcionamento desses genes.

Aprofundando a investigação nessas regiões neutras em relação ao número de cópias, os cientistas descobriram que os genes mal gerenciados eram cercados por uma maior densidade de mutações somáticas — novos erros genéticos que surgem no tumor, mas que não são herdados. Essas mutações não estavam espalhadas aleatoriamente; elas estavam concentradas em regiões de cromatina aberta, que são as partes do DNA que estão acessíveis e ativas nas células de neuroblastoma. Os pesquisadores então usaram modelos computacionais para prever como essas mutações afetavam os locais de ligação para fatores de transcrição, as proteínas que atuam como interruptores mestres para ligar ou desligar os genes. Eles descobriram que essas mutações frequentemente interrompiam os locais de ligação para um fator de transcrição específico chamado GATA3.

O GATA3 é um regulador fundamental que ajuda a manter a identidade adrenérgica das células de neuroblastoma. O estudo mostrou que, quando as mutações não codificantes quebravam os locais de ligação do GATA3 próximos a certos genes, esses genes frequentemente pertenciam à rede regulatória do GATA3. Um exemplo notável era um gene chamado KMT2C, que atua como um supressor de tumor. Os pesquisadores descobriram que tumores com mutações nas regiões não codificantes próximas ao KMT2C, que interrompiam a ligação do GATA3, apresentavam níveis significativamente menores da proteína KMT2C. Isso sugere que as células cancerosas estavam usando essas pequenas mutações não codificantes para desligar um gene protetor, desarmando efetivamente as defesas naturais da célula.

O estudo conclui que as mutações regulatórias não codificantes são um motor importante, embora frequentemente negligenciado, do neuroblastoma. Ao focar em como os genes são expressos, em vez de apenas procurar por plantas de proteínas quebradas, os pesquisadores descobriram uma nova camada de complexidade genética. Eles demonstraram que esses tumores frequentemente dependem de mudanças sutis nos interruptores que controlam a atividade gênica, particularmente aqueles governados pelo GATA3, para impulsionar seu crescimento e sobrevivência. Este trabalho fornece um novo mapa para entender como o neuroblastoma se desenvolve e sugere que os tratamentos futuros podem precisar visar esses interruptores regulatórios, não apenas os genes codificadores de proteínas.