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p> O investigador da Universidade Estadual do Colorado estuda como estes micróbios resistentes — que constituem um dos três domínios sobreviventes da vida — exprimem os seus genes, produzem a sua energia, e prosperam em ambientes quentes e sem luz.

Acontece que não somos tão diferentes — bioquimicamente, de qualquer forma — de Archaea afinal de contas.

Santangelo, professor associado no Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular, fez parte de uma equipa que encontrou paralelos impressionantes entre a forma como as células arqueológicas e as células mais complexas, incluindo as dos seres humanos e dos animais, embalam e armazenam o seu material genético. O estudo inovador, publicado em Science no início deste ano, forneceu provas de que as células arcaicas e eucarióticas partilham um mecanismo comum para compactar, organizar e estruturar os seus genomas.

O estudo foi liderado por Karolin Luger, agora biólogo estrutural da Universidade do Colorado Boulder. A maioria dos resultados relatados em Science foram concluídos enquanto Luger foi membro do corpo docente da CSU, de 1999 a 2015.

Uma pequena revisão de biologia do ensino secundário: Os eucariotas são células com um núcleo e organelas de membrana, e incluem células fúngicas, vegetais e animais — incluindo células humanas. São distinguidas das suas congéneres menos complexas, procariotas, pela ausência de um núcleo. Enquanto arquebactérias e bactérias são ambas procariotas, elas estão apenas distintamente relacionadas. As arcaias são os prováveis progenitores de eucariotas e partilham muitas das mesmas proteínas que controlam a expressão genética.

Um dos processos mais fundamentais da vida — a mecânica pela qual o ADN se dobra, dobra e se enrosca num núcleo celular — é comum a todos os eucariotas, desde os protists microscópicos até às plantas e aos seres humanos.

Empacotado dentro do núcleo de cada célula eucariótica está vários metros de material genético que é compactado de uma forma muito específica. Pequenas secções de ADN são envolvidas, como fio à volta de uma bobina, cerca de duas vezes cerca de oito pequenas proteínas chamadas histonas. Todo este complexo de DNA-histone é chamado um nucleossoma, e uma cadeia de nucleossomas compactados é chamada cromatina. Em 1997, Luger e colegas relataram pela primeira vez a estrutura exacta dos nucleossomas eucariotas através da cristalografia de raios X.

Cientíssimo colaborador John Reeve tinha descoberto nos anos 90 que as proteínas de histoneto não se limitavam a eucariotas, mas também eram encontradas em células de arquebactérias sem núcleo. Reeves e Luger iniciaram uma colaboração para cristalizar a cromatina arqueal baseada em histona e comparar essa estrutura com a cromatina eucariótica.

Após anos de paragens e começos e problemas com o crescimento de cristais de histonia arqueal fiáveis — Luger chamou-lhe um “problema cristalográfico gnarly” — os cientistas conseguiram resolver a estrutura da cromatina arqueal, revelando a sua semelhança estrutural com as eucariotas.

Nos dados, o ADN do arquebactéria parecia formar longos, curvados, repetindo superhelices. Os investigadores não tinham a certeza se a estrutura era real, ou se era um artefacto da experiência. Foi aí que a equipa de Santagelo na CSU forneceu conhecimentos chave.

“O meu grupo aceitou o desafio de determinar se a estrutura resolvida nos cristais representava uma estrutura biologicamente significativa”, disse ele.

A equipa de Santangelo fez variantes das histórias arqueológicas e testou como as células se saíam, uma vez que perturbavam a super-hélice do ADN. Descobriram que quanto mais desestabilizavam a estrutura, mais doentes ficavam as células. Os seus esforços sublinharam os méritos da estrutura que o grupo de Luger tinha determinado.

Fazer parte de uma equipa que forneceu uma visão tão fundamental como a ancestralidade das nossas células estava entre os momentos mais gratificantes da carreira de Santangelo.

“O maior impacto do papel, penso eu, é que a ideia de compactar o ADN nessas estruturas é uma ideia muito antiga – provavelmente com mais de mil milhões de anos”, disse Santangelo. “As proteínas de Histone entraram em cena, e uma vez que entraram e começaram a empacotar genomas, tornaram-se em grande parte indispensáveis às células que as codificaram”.

Santangelo continuará a realizar estudos sobre a estrutura, função e transacções de energia de arquebactérias — aqueles antigos marinheiros que agora representam definitivamente um protótipo ancestral da actividade celular humana.