Quando a reparação do ADN sai do guião: Como uma pequena alteração no FAN1 pode acelerar a doença de Huntington

Duas equipas de investigação descobriram como uma pequena alteração na FAN1, uma proteína de reparação do ADN, pode acelerar a doença de Huntington (DH). Em artigos publicados em simultâneo na revista Nature Communications, mostram como uma única mutação conhecida por influenciar o início dos sintomas parece impedir que a FAN1 funcione corretamente. Isto parece tornar mais difícil para as células manterem sob controlo as alterações nocivas do ADN. Vejamos o que descobriram.

Reparação do ADN e expansões de repetições na DH

Manter o nosso material genético sob controlo é uma tarefa constante para as células do nosso corpo. O nosso ADN está sob constante stress devido a todos os tipos de danos, desde os danos causados pelos raios UV do sol até à correção de erros moleculares para evitar novas mutações, e as células dependem de uma rede de proteínas de reparação para resolver os problemas antes que estes causem danos.

O papel destes intervenientes na reparação do ADN tem-se revelado importante na DH. Em particular, muitas equipas diferentes de investigadores demonstraram que a região de repetição de letras de ADN C-A-G do gene HTT pode tornar-se cada vez mais longa ao longo do tempo em alguns tipos de células. Pensa-se que esta chamada instabilidade somática, ou expansão somática, desempenha um papel central na precocidade e gravidade do aparecimento da doença.

A FAN1 é uma das várias proteínas que ajudam a gerir estas sequências repetitivas de ADN, normalmente impedindo-as de se expandirem ao longo do tempo. Outro interveniente fundamental neste processo de reparação é a PCNA, uma proteína que actua como coadjuvante, ajudando os intervenientes principais, incluindo proteínas como a FAN1, a manter o guião durante a reparação do ADN.

A mutação R507H no FAN1

Geralmente, quanto maior for o número CAG de uma pessoa, mais cedo começará a sentir os sintomas da DH. No entanto, também sabemos que, para duas pessoas com exatamente o mesmo número CAG, os seus sintomas podem começar com décadas de diferença. Isto deve-se, em parte, a coisas chamadas modificadores genéticos: outras alterações do ADN no genoma, para além da mutação da DH, que estão associadas a diferenças na altura em que os sintomas começam.

Algumas pessoas com DH têm uma alteração específica na proteína FAN1, conhecida como a mutação R507H. Embora possa parecer um código confuso, as letras e os números permitem que os investigadores saibam exatamente onde e qual é a alteração, tal como os números das páginas e das linhas de um guião – no ponto 507 da FAN1, um bloco de construção da proteína “R” é trocado por um “H”.

Esta alteração de uma única letra altera apenas um bloco de construção numa proteína com mais de 1000 letras de blocos de construção, ou aminoácidos. Embora seja uma alteração pequena, as pessoas portadoras desta variante FAN1 tendem a desenvolver sintomas muito mais cedo do que o esperado com base apenas no seu número CAG. Até agora, a razão por detrás desta ligação não era bem compreendida.

Utilizando microscópios potentes, os investigadores conseguiram visualizar a forma como o FAN1 se liga normalmente ao PCNA. Esta ligação permite que o FAN1 se posicione corretamente no ADN para realizar o seu trabalho de reparação. Mas a mutação R507H enfraquece esta interação, reduzindo a capacidade do FAN1 para se agarrar ao PCNA e manter-se no lugar durante a reparação.

Um olhar mais atento às consequências

Ambos os estudos examinaram em pormenor os efeitos da mutação R507H. Um deles descobriu que a capacidade do FAN1 para cortar os laços que se formam nas repetições CAG no ADN parecia estar reduzida. O outro sugeriu que todo o complexo FAN1-PCNA-DNA era menos estável e menos eficaz na reparação do ADN quando a mutação R507H estava presente.

Estes laços de ADN são também chamados extrusões, uma vez que se destacam da hélice do ADN, como um adereço de palco fora do lugar. Estas extrusões tendem a formar-se em regiões com muitas repetições, como o trato CAG no gene da huntingtina. Quanto mais longas forem, mais pesadas se tornam. Se não forem reparadas corretamente, podem levar a novas expansões, agravando os sintomas da DH ao longo do tempo.

Porque é que isto é importante

Estes resultados oferecem uma explicação para o facto de a mutação R507H poder estar associada ao aparecimento mais precoce da DH: a mutação perturba a atividade de reparação do FAN1, o que pode levar a uma acumulação mais rápida de alterações nocivas no ADN e a uma maior expansão somática. No geral, isto poderia explicar porque é que este modificador genético acelera o aparecimento dos sintomas da DH.

Estes conhecimentos pormenorizados sobre a forma como o FAN1 pode sair do roteiro em algumas pessoas com DH não só aprofundam a nossa compreensão da doença, como também abrem novas direcções para o tratamento. Ao mapear o papel exato do FAN1 na patologia da DH, os investigadores podem começar a explorar formas de restaurar a função de reparação adequada, por exemplo, concebendo terapêuticas que estabilizem a interação FAN1-PCNA ou aumentando os níveis de FAN1.

E há empresas que já estão a fazer exatamente isso! Por exemplo, a Harness Therapeutics está a trabalhar no desenvolvimento de moléculas de ADN especializadas, conhecidas como oligonucleótidos anti-sentido ou ASO, que foram concebidas para aumentar a produção de FAN1, com o objetivo geral de encurtar a repetição C-A-G.

Embora grande parte da investigação terapêutica da DH se tenha centrado na redução dos níveis da proteína huntingtina, que é nociva, estes resultados sugerem que o reforço dos processos naturais de reparação do ADN das células pode constituir outra forma de retardar a progressão da doença. Talvez um dia isto possa ser aplicado em conjunto com a redução da huntingtina. Quanto mais abordagens explorarmos, maiores serão as hipóteses de encontrar uma terapia eficaz para a DH.

Finalmente, o reconhecimento desta mutação em pessoas com DH pode ajudar a adaptar as estratégias de tratamento no futuro, apontando para uma altura em que as terapias serão prescritas com base na constituição genética de cada pessoa.

Seguir em frente

Graças a estes dois novos estudos, temos agora uma imagem mais clara de como uma pequena alteração no FAN1 pode desequilibrar a balança, acelerando a progressão da DH. Este conhecimento só foi possível graças à generosidade das famílias com DH de todo o mundo que contribuíram com amostras para os grandes estudos genéticos que identificaram pela primeira vez esta variante.

Com mais investigação, poderemos um dia ser capazes de corrigir ou compensar essa mudança, ajudando as pessoas com DH a viverem vidas mais saudáveis e mais longas.

Resumo

• FAN1 é uma das várias proteínas de reparação do ADN que ajudam a manter as sequências repetitivas de ADN sob controlo.
• Uma alteração específica no FAN1, denominada R507H, parece reduzir a sua capacidade de interagir com o PCNA, outra proteína de reparação fundamental.
• Esta perturbação parece tornar mais difícil para as células gerir as repetições CAG no gene da huntingtina, acelerando potencialmente o aparecimento da DH.
• A compreensão deste processo abre a porta a novas estratégias terapêuticas, como a estabilização das vias de reparação do ADN.
• Estes conhecimentos foram possíveis graças às famílias com DH de todo o mundo, cujas contribuições para os estudos genéticos permitiram a descoberta desta mutação.

Aprende mais:

“Uma mutação pontual de FAN1 associada à progressão acelerada da doença de Huntington altera a sua montagem no ADN mediada pelo PCNA” (acesso livre).

“Bases estruturais e moleculares da função da nuclease FAN1 activada pelo PCNA na reparação do ADN” (acesso livre).