Cientistas descobriram uma bactéria que constrói DNA sem copiar nada e desafia a origem da vida

O sistema imunológico bacteriano tem se mostrado mais diverso nas últimas décadas, com a descoberta de múltiplos mecanismos de defesa contra bacteriófagos além do CRISPR, muitos ainda pouco caracterizados e identificados por análises genômicas e estruturais avançadas. 

Nesse contexto, o sistema DRT3, descrito na revista Science, foi identificado como um mecanismo de defesa que produz DNA a partir de um arranjo molecular incomum envolvendo as proteínas Drt3a e Drt3b e um RNA não codificante associado.

Bactéria na construção do DNA

Etapas do mecanismo de síntese de DNA (DRT3)

• Na primeira etapa, a proteína Drt3a utiliza um fragmento de RNA como molde para sintetizar uma das fitas de DNA.
• Na segunda etapa, a Drt3b constrói a fita complementar sem utilizar um molde de DNA ou RNA convencional.

Modo de ação da Drt3b

• Atua guiada pela própria estrutura tridimensional da proteína
• Regiões específicas interagem diretamente com os nucleotídeos
• Essas interações orientam a incorporação sequencial dos blocos de DNA
• Permite a formação de uma cadeia de DNA organizada e altamente específica
• Controle estrutural com esse nível de precisão e extensão não havia sido descrito em sistemas biológicos conhecidos

Comparação com outros mecanismos enzimáticos

• Terminal deoxynucleotidyl transferase: adiciona nucleotídeos sem molde, mas produz sequências pouco organizadas e de baixa especificidade
• Primases: geram fragmentos curtos de RNA iniciador, dependentes de molde de DNA
• Transcriptases reversas: sintetizam DNA a partir de RNA molde
• Diferença do sistema DRT3: ausência de molde na segunda etapa com produção de sequências longas e estruturadas

Evidências estruturais do sistema

• Análise por crio-microscopia eletrônica
• Complexo macromolecular com múltiplas unidades proteicas e RNA associado
• Organização estrutural altamente coordenada
• Estrutura compatível com síntese regulada do material genético produzido

Implicações biotecnológicas

• Potencial para novas abordagens em síntese de DNA e engenharia genética
• Possibilidade de produção de sequências específicas de forma mais direta e eficiente
• Aplicações teóricas: síntese de DNA sob demanda, novas ferramentas de edição genética e sistemas artificiais de defesa contra vírus
• Ainda não há evidências de reprogramação controlada ou uso prático estável em laboratório

A função do DNA produzido pelo sistema ainda não está definida. As hipóteses apontam para defesa contra vírus, com possível interferência na replicação de bacteriófagos ou ação como armadilha molecular, mas seguem em investigação.