O prêmio Nobel de Medicina de 2009 foi dado para os pesquisadores Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider e Jack W. Szostak pelas suas pesquisas com os telômeros e sua enzima formadora, a telomerase. O legal deste prêmio é toda a história de como os telômeros foram descobertos, uma lição para todos os ambiciosos cientistas iniciantes que existe por aí.

O início
A história dos telômeros se inicia no anos 30s, antes mesmo de entendermos a estrutura do DNA. Na época, dois pesquisadores que ganharam seus prêmios Nobel posteriormente, Hermann Muller (Nobel 1946) e Barbara McClintock (Nobel 1983), descobriram de forma independente, que as pontas dos cromossomos se comportavam de forma diferente do resto. Por exemplo, quando um cromossomo se quebra, ele frequentemente se liga a um cromossomo intacto. No entanto, isso não acontecia quando a quebra se dava na ponta dos cromossomos, na região denominada por Muller de telômeros. A conclusão era simples: os telômeros deveriam proteger estas pontas, “assim como as pontas dos cadarços dos tênis” (analogia que já virou clichê).
O mistério dos telômeros aumentou quando a estrutura do DNA e a enzima que o sintetiza, a DNA polimerase, foram descobertas (ambas pesquisas, a propósito, também ganharam Nobel). Por causa da forma que a DNA polimerase funciona, uma das fitas do DNA replicado não pode ser extendida até o final, gerando um DNA menor do que o original. Na época não se sabia como nossas células resolviam este problema. Foi a pesquisa dos três novos Nobel resolveu estes problemas.
Entram Liz e Jack
Liz Blackburn começou a estudar as sequências dos telômeros em 1975, em seu priemiro pósdoc. Ela trabalhava com o ciliado Tetrahymena, que tem a bizarra característica de gerar inúmeros mini-cromossomos, facilitando a seleção dos telômeros. Utilizando-se de engenhosas técnicas, ela descobriu que os telômeros da Tetrahymena eram compostos de repetições de uma sequência de 6 nucleotídeos: CCCCAA (ou TTGGGG, dependendo do seu ponto de vista). O mais curioso é que quantidade de repetições nos telômeros variava muito: podia ir de 20 a 70!
Enquanto Liz desvendava a estrutura dos telômeros, Jack estudava um problema diferente: a recombinação gênica em leveduras. A estratégia de Jack – a de fazer cromossomos artificiais – não estava funcionando pois os cromossomos artificiais eram degradados, incorporados aos demais cromossomos ou tinham pedaços destruídos.
O grande encontro
Em 1980, Liz e Jack se conheceram em um congresso de Ácidos Nucleicos, em New Hampshire. Os dois conversaram muito no congresso e, de lá, saiu a ideia de se fazer um experimento maluco: o que aconteceria se colocássemos telômeros de um protozoário ciliados em cromossomos artificiais de leveduras? Para a surpresa de ambos, e de toda a comunidade científica, os telômeros da Liuz estabilizaram os cromossomos de Jack! O mecanismo dos telômeros eram comuns a protozoários e fungos! Mais surpreendentemente, os telômeros dos cromossomos artificiais aumentavam ao longo do tempo – e com sequências específicas de leveduras – o que levou Liz e Jack a postular a ação de uma enzima na produção dos telômeros.

Entra Carol e a telomerase
Uma coisa é postular uma enzima, outra coisa é encontrá-la. Primeiro foi necessário mostrar que o aumento dos telômeros era feito por enzimas e não por outros processos, como recombinação. A responsável por fazer a comprovação foi Carol, que era aluna de Liz, na época (aparentemente ela fez a descoberta no Natal). A cereja do bolo foi conseguir mostrar que uma enzima de Tetrahymena conseguia adicionar sequências de telômeros em cromossomos de leveduras. Os trabalhos de Carol também mostaram que as telomerases utilizavam RNA para adicionar sequências de telômeros.
O conjunto de proteínas que formam a telomerase só foi identificado procurando leveduras mutantes, em um ensaio desenvolvido no laboratório de Jack, por Vicki Lundblad.
Envelhecimento e câncer
Ainda havia o problema do DNA se encurtar a cada rodada de replicação. A consequência deste fato é que você não pode replicar o DNA infinitamente: a cada rodada ele fica mais curto e isso pode levar a instabilidades. Agora sabemos que os telômeros impedem que sequências importantes do DNA sejam perdidas e a telomerase adiciona mais sequências de telômeros depois. O problema é que a telomerase vai perdendo sua eficiência com o tempo, levando o DNA a ser reduzido aos poucos e à instabilidade do cromossomo. Isso explica muitos processos associados ao envelhecimento. Ao memso tempo, céluals do câncer frequentemente possuem altas atividade da telomerase, o que permite a alta taxa de replicação.

A aplicação do conhecimento sobre telômeros em tecnologias contra o envelhecimento e o câncer é um foco muito utilizado pela mídia para jsutificar o Nobel. No entanto, esta conexão não era clara nos anos 80s, quando estas pesquisas se iniciaram. Os telômeros, na época, eram apenas mais uma destas “pesquisas inúteis” que pesquisadores que se interessam por pesquisas básicas fazem. Isso mostra que nem sempre a pesquisa do momento é a que vai dar mais frutos no futuro. Melhor é apostar em um problema que realmente te empolgue.
Fontes:
Press Release da Fundação Nobel
Blackburn, E., Greider, C., & Szostak, J. (2006). Telomeres and telomerase: the path from maize, Tetrahymena and yeast to human cancer and aging Nature Medicine, 12 (10), 1133-1138 DOI: 10.1038/nm1006-1133