Estruturas de RNA Chamadas rG4 Aceleram o Envelhecimento Celular ao Paralisar a Maquinaria de Produção de Proteínas

A senescência celular — um estado de parada irreversível do crescimento — impulsiona o envelhecimento tecidual e as doenças relacionadas à idade, em parte pelo colapso da homeostase proteica (proteostase). Embora seja sabido que a pausa ribossomal contribui para a falha da proteostase, os gatilhos moleculares que a ligam à senescência eram pouco compreendidos. Este estudo identifica as estruturas RNA G-quadruplex (rG4) como um mecanismo anteriormente não reconhecido de estagnação ribossomal em células senescentes.

Utilizando RNA-seq e Ribo-seq (perfilamento ribossomal) em paralelo em fibroblastos humanos BJ jovens proliferativos versus senescentes replicativos, os autores constataram que os genes com eficiência traducional (TE) reduzida superavam os com TE aumentada em uma proporção de aproximadamente quatro para um nas células senescentes. Crucialmente, o maior cluster de genes afetado apresentou alterações exclusivamente no nível traducional — e não na abundância de mRNA —, implicando o alongamento da tradução, e não a transcrição. A análise do escore de pausa ribossomal revelou que o pausamento estava enriquecido imediatamente a montante de motivos ricos em guanina, e algoritmos de previsão de estrutura rG4 confirmaram que essas sequências apresentavam potencial de formação de G-quadruplex significativamente maior do que controles embaralhados.

Para estabelecer causalidade, a equipe realizou sequenciamento por imunoprecipitação de RNA G4 (rG4-RIP-seq) e imunofluorescência com sondas de ligação a G4 (G4P e BG4). Em células jovens, o sinal de rG4 era predominantemente nuclear, mas em células senescentes expandiu-se dramaticamente para o citoplasma — co-localizando-se com ribossomos —, indicando que a formação citoplasmática de rG4 em mRNA é um evento associado à senescência. Ensaios repórteres confirmaram que a inserção de sequências formadoras de rG4 em regiões codificantes (CDS) foi suficiente para impedir a tradução tanto em sistemas baseados em células quanto em sistemas livres de células, enquanto a mutação dessas sequências restaurou a eficiência traducional.

O estudo identificou então DHX9, uma RNA helicase com atividade conhecida de desenrolamento de rG4, como um regulador-chave. A expressão de DHX9 estava significativamente reduzida em células BJ senescentes, em fibroblastos da ponta da cauda de camundongos envelhecidos e em tecidos de camundongos idosos. A superexpressão de DHX9 em células senescentes reduziu a abundância de rG4 e aliviou o pausamento ribossomal, enquanto o knockdown de DHX9 em células jovens fenoecopiou o estado senescente — aumentando os níveis de rG4, promovendo a estagnação ribossomal, perturbando a proteostase e acelerando marcadores de senescência, incluindo a atividade de SA-β-galactosidase, a regulação positiva de p21 e a secreção de fatores SASP. Por outro lado, a estabilização farmacológica das estruturas rG4 (usando o ligante G4 PDS) agravou a senescência, reforçando a relevância funcional do acúmulo de rG4.

Esses achados estabelecem um eixo mecanístico: declínio de DHX9 → acúmulo de rG4 no CDS do mRNA → pausamento ribossomal → TE reduzida para proteínas-chave → colapso da proteostase → senescência agravada. A observação conservada em tecidos de camundongos envelhecidos sugere que essa via opera in vivo durante o envelhecimento de mamíferos, tornando DHX9 e a resolução de rG4 alvos potenciais para intervenções que visem desacelerar o envelhecimento celular e do organismo.