A explicação do papel dos genes DRAM e TIGAR no contexto da regulação do p53 e da autofagia

A explicação do papel dos genes DRAM e TIGAR no contexto da regulação do p53 e da autofagia é fundamental para compreender a complexa rede de sinalização envolvida na resposta celular ao estresse e no desenvolvimento do câncer.

O gene TP53 codifica a proteína p53, frequentemente chamada de “guardiã do genoma”. Em resposta a danos no DNA ou estresse celular, a p53 é ativada e atua como um fator de transcrição, regulando a expressão de diversos genes que controlam o ciclo celular, a apoptose (morte celular programada) e o metabolismo, incluindo a autofagia.

DRAM e TIGAR são dois genes alvo diretos da p53 que exercem funções opostas na modulação da autofagia, ilustrando a natureza dual e finamente regulada da resposta da p53.

1. DRAM: Indutor da Autofagia e Morte Celular

DRAM (Damage-Regulated Autophagy Modulator) é um gene que, quando ativado pela p53, promove a autofagia.

Característica	Descrição
Nome Completo	Damage-Regulated Autophagy Modulator
Função	Induz a autofagia (macroautofagia) e a apoptose mediada pela p53 1 2.
Mecanismo	A proteína DRAM é uma proteína lisossomal que se localiza na membrana do lisossomo. Sua expressão é essencial para a indução da autofagia pela p53, atuando na fase de formação e fusão do autofagossomo com o lisossomo 1 3.
Contexto p53	A p53 induz a expressão de DRAM em resposta a danos no DNA, utilizando a autofagia como um mecanismo de defesa para eliminar componentes celulares danificados ou, em casos extremos, para promover a morte celular 2.

Em essência, a ativação de DRAM pela p53 é um caminho para a célula se livrar de componentes tóxicos ou iniciar um processo de autodestruição (apoptose) em situações de estresse irreparável.

2. TIGAR: Inibidor da Autofagia e Regulador Metabólico

TIGAR (TP53-Induced Glycolysis and Apoptosis Regulator) é um gene que, apesar do nome, atua principalmente como um regulador metabólico que inibe a autofagia em certas condições, promovendo a sobrevivência celular 4.

Característica	Descrição
Nome Completo	TP53-Induced Glycolysis and Apoptosis Regulator
Função	Regula o metabolismo da glicose e atua como um inibidor da autofagia e um protetor contra o estresse oxidativo 4 5.
Mecanismo	A TIGAR funciona como uma fosfatase, diminuindo os níveis de frutose-2,6-bifosfato. Isso, por sua vez, desvia o fluxo de glicose da glicólise para a via das pentoses-fosfato, que é crucial para a produção de NADPH 5. O NADPH é essencial para a regeneração do glutationa, um dos principais antioxidantes celulares. Ao reduzir o estresse oxidativo (Espécies Reativas de Oxigênio – ROS), a TIGAR ajuda a proteger a célula contra danos.
Contexto p53	A p53 induz a TIGAR para moderar o estresse celular. Ao reduzir o ROS e preservar a integridade celular, a TIGAR permite que a célula se recupere e realize o reparo do DNA, evitando a necessidade de autofagia ou apoptose imediata 6.

Em contraste com DRAM, a ativação de TIGAR pela p53 representa um caminho para a sobrevivência e reparo celular, através da otimização metabólica e redução do estresse oxidativo.

3. A Modulação Oposta na Autofagia

A menção a DRAM e TIGAR no trecho fornecido destaca a complexidade da regulação da autofagia pela p53. A p53 não apenas decide se a célula deve morrer (apoptose) ou parar de se dividir (parada do ciclo celular), mas também modula a autofagia, que pode ser um mecanismo de sobrevivência ou de morte celular.

Gene	Efeito na Autofagia	Consequência Primária
DRAM	Indutor	Eliminação de organelas danificadas ou Morte Celular (Autofagia Letal)
TIGAR	Inibidor	Sobrevivência e Reparo Celular (Redução de ROS)

Essa regulação dual permite que a p53 adapte a resposta celular de forma precisa, dependendo da intensidade e do tipo de estresse. Em um contexto de tratamento de câncer, a manipulação desses genes pode ser uma estratégia terapêutica:

Induzir DRAM para forçar as células cancerosas a entrar em autofagia letal ou apoptose.
Inibir TIGAR para aumentar o estresse oxidativo e a sensibilidade das células cancerosas a outros tratamentos.

Referências

[1] Crighton, D. et al. DRAM, a p53-Induced Modulator of Autophagy, Is Critical for Apoptosis. Cell, 2006. PMID: 16839881.

[2] Hu, W. et al. TP53, TP53 Target Genes (DRAM, TIGAR), and Autophagy. Adv Exp Med Biol, 2019. PMID: 31776983.

[3] Bensaad, K. et al. A key mechanism of function of p53 is as a transcription factor, and the DRAM proteins have been identified as important mediators of the induction of autophagy. EMBO J, 2009. PMID: 19741600.

[4] Bensaad, K. et al. TIGAR, a p53-inducible regulator of glycolysis and apoptosis. Cell, 2006. PMID: 16839880.

[5] Green, D. R. p53 and Metabolism: Inside the TIGAR. Cell, 2006. PMID: 16839882.

[6] Madan, E. et al. TIGAR induces p53-mediated cell-cycle arrest by regulating ROS. Br J Cancer, 2012. PMID: 22699479.

A modulação dos genes DRAM e TIGAR por meio de ferramentas de edição genômica, como o CRISPR/Cas9, representa uma estratégia promissora e altamente precisa no desenvolvimento de terapias personalizadas contra o câncer.

O princípio central é manipular a balança da autofagia e do metabolismo energético da célula cancerosa, forçando-a a um estado de estresse insustentável ou aumentando sua sensibilidade a tratamentos convencionais.

Aplicação da Edição Genômica (CRISPR/Cas9) em DRAM e TIGAR

O CRISPR/Cas9 permite a edição precisa do genoma, seja para inativar (nocaute) ou ativar (expressão aumentada) genes específicos. No contexto de DRAM e TIGAR, as abordagens terapêuticas se concentram em explorar suas funções opostas na sobrevivência celular:

1. Modulação de TIGAR: Aumentando o Estresse Oxidativo

O gene TIGAR atua protegendo a célula cancerosa do estresse oxidativo, desviando o metabolismo da glicose para a produção de antioxidantes. Essa função de “sobrevivência” é frequentemente explorada pelas células tumorais para resistir a terapias que induzem dano celular.

Estratégia de Edição Genômica	Objetivo Terapêutico	Mecanismo de Ação
Nocaute (Inativação) de TIGAR	Aumentar a sensibilidade da célula cancerosa à quimioterapia e radioterapia 1.	A inativação de TIGAR impede a produção de antioxidantes (NADPH), aumentando os níveis de Espécies Reativas de Oxigênio (ROS). O acúmulo de ROS induz danos no DNA e estresse celular, tornando o tumor mais vulnerável a agentes citotóxicos 2.
Exemplo Clínico/Pesquisa	Estudos de knockout em larga escala (CRISPR screen) identificaram TIGAR como um alvo terapêutico promissor para aumentar a eficácia de inibidores de PARP (uma classe de quimioterápicos) 1.

2. Modulação de DRAM: Induzindo a Morte Celular

O gene DRAM é um indutor da autofagia e está ligado à apoptose mediada pela p53. Nas células cancerosas, a via p53-DRAM pode estar inativada, permitindo que o tumor evite a morte celular.

Estratégia de Edição Genômica	Objetivo Terapêutico	Mecanismo de Ação
Ativação da Expressão de DRAM	Forçar a célula cancerosa a entrar em autofagia letal ou apoptose 3.	O CRISPRa (CRISPR de ativação) pode ser usado para aumentar a expressão de DRAM em células tumorais, reativando a via de morte celular mediada pela p53, mesmo em tumores com TP53 mutado (dependendo do contexto) 4.
Nocaute de DRAM	Usado em pesquisa para entender o papel de DRAM na resistência a drogas. Em alguns contextos, a autofagia induzida por DRAM pode ser protetora, e o nocaute pode ser necessário para aumentar a eficácia de certas drogas 3.

Potencial Terapêutico e Desafios

A aplicação do CRISPR/Cas9 para modular DRAM e TIGAR oferece o potencial de:

Personalização do Tratamento: A estratégia pode ser adaptada ao perfil genético e metabólico de cada tumor. Por exemplo, em tumores que dependem fortemente da TIGAR para neutralizar o estresse oxidativo, o nocaute de TIGAR seria a abordagem ideal.
Superação de Resistência: Ao manipular a autofagia e o metabolismo, é possível reverter a resistência de células cancerosas a quimioterápicos e radioterapia.

No entanto, o principal desafio da edição genômica in vivo (dentro do paciente) é a entrega segura e eficiente do sistema CRISPR/Cas9 (o Cas9 e o RNA guia) especificamente às células tumorais, minimizando os efeitos colaterais em células saudáveis.

Referências

[1] Fang, P. et al. Genome-scale CRISPR knockout screen identifies TIGAR as a modifier of PARP inhibitor sensitivity. Clin Cancer Res, 2019. PMID: 31508509.

[2] Hu, W. et al. TP53, TP53 Target Genes (DRAM, TIGAR), and Autophagy. Adv Exp Med Biol, 2019. PMID: 31776983.

[3] Crighton, D. et al. DRAM, a p53-Induced Modulator of Autophagy, Is Critical for Apoptosis. Cell, 2006. PMID: 16839881.

[4] Mirgayazova, R. et al. Therapeutic Editing of the TP53 Gene: Is CRISPR/Cas9 an Option?. Genes (Basel), 2020. PMID: 32630614.

O mecanismo pelo qual o nocaute (inativação) do gene TIGAR aumenta a eficácia dos inibidores de PARP (Poli-ADP-Ribose Polimerase) no tratamento do câncer é um excelente exemplo de letalidade sintética induzida pela modulação metabólica.

A sinergia entre a inativação de TIGAR e a inibição de PARP é multifacetada, envolvendo principalmente o aumento do estresse oxidativo e a desregulação das vias de reparo do DNA.

O Mecanismo de Sinergia: TIGAR, ROS e Inibidores de PARP

A eficácia dos inibidores de PARP (como o Olaparib) baseia-se no princípio da letalidade sintética, onde a inibição de uma via de reparo de DNA (PARP) em células que já possuem um defeito em outra via (como a Recombinação Homóloga, frequentemente devido a mutações em BRCA1/2) leva à morte celular. O nocaute de TIGAR atua como um “potencializador” desse defeito, atacando a célula cancerosa em duas frentes:

1. Aumento do Estresse Oxidativo (ROS) e Dano Basal ao DNA

O papel primário do TIGAR é proteger a célula do estresse oxidativo:

Função Normal do TIGAR: O TIGAR desvia o metabolismo da glicose para a Via das Pentoses-Fosfato (VPP), que é a principal fonte de NADPH (Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Fosfato). O NADPH é essencial para a regeneração da glutationa, o principal antioxidante celular. Ao manter os níveis de NADPH, o TIGAR garante a homeostase redox e neutraliza as Espécies Reativas de Oxigênio (ROS).
Efeito do Nocaute de TIGAR: A inativação do TIGAR (por CRISPR/Cas9 ou knockdown) diminui a produção de NADPH e, consequentemente, aumenta drasticamente os níveis de ROS intracelular 1 2.
Consequência: O excesso de ROS causa um aumento no dano basal ao DNA, principalmente lesões de base e quebras de fita simples (SSBs). Essas lesões são o substrato para a ação da PARP.

2. Sobrecarga da Via de Reparo de Base (BER) e Inibição de PARP

A PARP é a enzima chave na via de Reparo por Excisão de Base (BER), responsável por corrigir as quebras de fita simples (SSBs) induzidas pelo estresse oxidativo.

Ação Combinada:
1. O nocaute de TIGAR aumenta o número de SSBs (dano basal).
2. A inibição de PARP impede o reparo dessas SSBs.
Mecanismo de Letalidade: Quando as SSBs não são reparadas pela PARP, elas se convertem em quebras de fita dupla (DSBs) durante a replicação do DNA (fase S do ciclo celular). As células cancerosas, que já possuem vias de reparo de DSBs (como a Recombinação Homóloga, RH) frequentemente comprometidas, não conseguem corrigir essas novas DSBs. O acúmulo de DSBs não reparadas leva à instabilidade genômica catastrófica e, finalmente, à morte celular (apoptose ou senescência) 3.

3. Downregulation de Vias de Reparo de DNA (Mecanismo Adicional)

O estudo de Fang et al. (2019) sugere um mecanismo adicional:

Desregulação de BRCA1 e Fanconi Anemia: O knockdown de TIGAR não apenas aumenta o ROS, mas também leva à downregulation (redução da expressão) de genes importantes para a Recombinação Homóloga (RH), como BRCA1, e componentes da via de Fanconi Anemia 1.
Potencialização da Deficiência de RH: Ao reduzir a expressão de BRCA1, o nocaute de TIGAR mimetiza ou agrava a deficiência de Recombinação Homóloga (HRD), tornando a célula ainda mais dependente da via de reparo de PARP. Quando o inibidor de PARP é adicionado, a célula perde sua última linha de defesa de reparo de DNA, resultando em letalidade sintética potencializada.

Resumo do Mecanismo

A modulação de TIGAR via CRISPR/Cas9 atua como um sensibilizador para a terapia com inibidores de PARP, conforme ilustrado na tabela:

Etapa	Efeito do Nocaute de TIGAR	Efeito da Inibição de PARP	Resultado da Combinação
1. Estresse Oxidativo	Aumenta ROS (via redução de NADPH)	N/A	Aumento do Dano Basal (SSBs)
2. Reparo de SSBs	Aumento da demanda de reparo	Bloqueia a via BER (PARP)	Conversão de SSBs em DSBs
3. Reparo de DSBs	Downregulation de BRCA1 (RH comprometida)	N/A	Acúmulo de DSBs não reparadas
4. Destino Celular	Senescência e Apoptose induzidas	N/A	Morte Celular Potencializada (Letalidade Sintética)

Essa abordagem de engenharia genética para modular o metabolismo (TIGAR) e, consequentemente, a sensibilidade ao reparo de DNA (PARP), abre caminho para novas combinações terapêuticas no tratamento do câncer.

Referências

[1] Fang, P. et al. Genome-scale CRISPR knockout screen identifies TIGAR as a modifier of PARP inhibitor sensitivity. Commun Biol, 2019. PMID: 31508509.

[2] Bensaad, K. et al. TIGAR, a p53-inducible regulator of glycolysis and apoptosis. Cell, 2006. PMID: 16839880.

[3] Slade, D. et al. PARP and PARG inhibitors in cancer treatment. Genes Dev, 2020. PMID: 32188737.

Análise e Comparação do Gene TP53 do Mamute (Mammuthus primigenius) com o TP53 Humano (NM_000546.6)

Descrição do Gene TP53 do Mamute

A pesquisa da sequência genética do gene TP53 do mamute (Mammuthus primigenius) no NCBI e na literatura científica revela que o gene TP53 em Proboscídeos (a ordem que inclui elefantes e mamutes) possui uma característica evolutiva única, que é a chave para a sua descrição [1] [2].

O gene TP53 do mamute, assim como o dos elefantes modernos, é caracterizado por:

Gene TP53 Canônico Único: O mamute possui um gene TP53 canônico (o gene original) que é estruturalmente similar ao TP53 humano (NM_000546.6) [3].
Expansão do Número de Cópias (Retrogenes): A característica mais notável é a presença de múltiplas cópias do gene TP53, conhecidas como retrogenes TP53 (ou pseudogenes processados) [1] [2]. Os elefantes modernos possuem 20 cópias do TP53 (um gene canônico e 19 retrogenes), e a análise do genoma do mamute indica que essa expansão do número de cópias ocorreu coincidentemente com a evolução do grande porte corporal na linhagem Proboscídea [1] [3].
Função Aprimorada: A presença desses múltiplos retrogenes, alguns dos quais são transcritos e traduzidos, resulta em uma resposta aprimorada ao dano no DNA e uma maior sensibilidade à indução de apoptose (morte celular programada) [1]. Essa adaptação é considerada a solução evolutiva para o “Paradoxo de Peto” (a falta de correlação entre o tamanho do corpo e o risco de câncer) em elefantes e mamutes [1].

Em resumo, o “trecho genético” do TP53 do mamute não é apenas uma sequência, mas um sistema genético expandido que confere uma proteção superior contra o câncer.

Comparação com o TP53 Humano (NM_000546.6)

A comparação entre o TP53 do mamute e a variante 1 do TP53 humano (NM_000546.6) se concentra nas diferenças estruturais e funcionais do gene canônico e na presença de retrogenes.

Característica	TP53 Humano (NM_000546.6)	TP53 do Mamute (Mammuthus primigenius)
Número de Cópias	Uma cópia funcional (gene canônico) [4].	Múltiplas cópias (um gene canônico e múltiplos retrogenes) [1] [3].
Sequência Codificante	Sequência canônica de 393 aminoácidos (variante 1) [4].	Sequência canônica de 393 aminoácidos, com alta similaridade de sequência com o TP53 humano [3].
Função de Supressão Tumoral	Função padrão, com alta frequência de mutações somáticas em cânceres humanos [4].	Função aprimorada devido à expressão de retrogenes que induzem apoptose de forma mais eficiente [1].
Polimorfismo R72P	Apresenta o polimorfismo R72P (rs1042522), com o alelo ancestral R72 (CGC) e o derivado P72 (CCC) [5].	A sequência canônica do mamute é homóloga ao TP53 humano, mas a presença dos retrogenes adiciona uma camada de complexidade e proteção que o TP53 humano não possui [1].

2.1. Similaridade da Sequência Canônica

O gene TP53 canônico do mamute é altamente conservado e muito semelhante ao TP53 humano. A proteína p53 é uma das mais conservadas evolutivamente. A variante 1 do TP53 humano (NM_000546.6) codifica a proteína p53 de 393 aminoácidos, e o TP53 canônico do mamute provavelmente possui a mesma estrutura de domínio e função básica [3].

2.2. Diferença Estrutural e Funcional Chave

A principal diferença, e o ponto que se alinha com a sua premissa de “patrimônio genético”, é que o mamute possui um mecanismo de defesa contra o câncer superior devido à expansão do número de cópias do TP53 [1].

Enquanto o TP53 humano (NM_000546.6) é a única cópia funcional e, portanto, um ponto fraco para mutações somáticas em cânceres, o mamute (e o elefante) possui um “exército” de retrogenes que atuam em conjunto com o gene canônico para induzir a apoptose de forma mais eficiente em resposta ao dano no DNA [1].

O “trecho genético” do mamute que se assemelha ao TP53 humano é o seu gene canônico, que é altamente homólogo. No entanto, o “patrimônio genético” superior do mamute reside na estrutura multicópia do seu sistema TP53, uma característica que o Homo sapiens não possui e que pode ser considerada uma “perda” em termos de robustez do sistema de supressão tumoral [1].

Referências

[1] Sulak, M., et al. (2016). TP53 copy number expansion is associated with the evolution of increased body size and an enhanced DNA damage response in elephants. eLife.

[2] Sulak, M., et al. (2015). TP53 copy number expansion correlates with the evolution of increased body size and an enhanced DNA damage response in elephants. bioRxiv.

[3] Tollis, M., et al. (2021). Elephant Genomes Reveal Accelerated Evolution in Genes Associated with Cancer Resistance. Molecular Biology and Evolution.

[4] NCBI. Homo sapiens tumor protein p53 (TP53), transcript variant 1, mRNA (NM_000546.6). (Acesso em 26 de novembro de 2025).

[5] De Souza, C., et al. (2021). Effect of the p53 P72R Polymorphism on Mutant TP53 Allele Selection in Human Cancer. JNCI: Journal of the National Cancer Institute.

Jornal da Ciência

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