Genes que são na maior parte ativos em um sexo ou outro podem desempenhar um papel crucial em nossa evolução e na nossa saúde

Homens e mulheres diferem de maneiras óbvias e menos óbvias – por exemplo, na prevalência de certas doenças ou reações a drogas: como essa prevalência está conectada ao seu sexo? Pesquisadores do Instituto Weizmann de Ciência descobriram recentemente milhares de genes humanos que são expressos – copiados para produzir proteínas – de forma diferente nos dois sexos. Seus resultados mostraram que as mutações prejudiciais nesses genes particulares tendem a se acumular na população em freqüências relativamente altas, e o estudo explica por que. O mapa detalhado desses genes, relatado na BMC Biology, fornece evidências de que machos e fêmeas passam por uma espécie de evolução separada, mas interligada.
Vários anos atrás, o Prof. Shmuel Pietrokovski e o Dr. Moran Gershoni, do Departamento de Genética Molecular do Instituto Weizmann, perguntaram por que a prevalência de certas doenças humanas é comum. Especificamente, cerca de 15% dos casais que tentam conceber são definidos como inférteis, o que sugere que as mutações que prejudicam a fertilidade são relativamente difundidas. Isso parece paradoxal: o senso comum diz que essas mutações, que afetam diretamente a sobrevivência da espécie, ao reduzir o número de descendentes deveriam ter sido rapidamente eliminadas pela seleção natural. Pietrokovski e Gershoni mostraram que mutações nos genes específicos à formação de esperma persistem precisamente porque os genes são expressos apenas nos homens. Uma mutação que é problemática para apenas metade da população, não importa o quão prejudicial, é transmitida livremente para a próxima geração pela outra metade.
No presente estudo, os pesquisadores ampliaram suas análises para incluir genes que, embora não necessários para a fertilidade, ainda são expressos de forma diferente nos dois sexos. Para identificar esses genes, os cientistas voltaram-se para o projeto GTEx – um grande estudo sobre o registro da expressão genética humana em vários órgãos e tecidos nos corpos de cerca de 550 doadores adultos. Esse projeto permitiu, pela primeira vez, o mapeamento abrangente da arquitetura genética do sexo humano diferenciado.
Pietrokovski e Gershoni analisaram atentamente cerca de 20.000 genes codificadores de proteínas, classificando-os por sexo e procurando diferenças de expressão em cada tecido. Eles eventualmente identificaram cerca de 6.500 genes com atividade que estava inclinada em direção a um sexo ou outro em pelo menos um tecido. Por exemplo, eles encontraram genes que eram altamente expressos na pele dos homens em relação àquela na pele das mulheres, e eles perceberam que estes estavam relacionados com o crescimento do cabelo do corpo. A expressão gênica para a construção muscular foi maior nos homens; já para o armazenamento de gordura foi maior em mulheres.
Outra diferença
Os dois então analisaram tendências para acumular mutações, para ver se a seleção natural coloca mais ou menos pressão sobre os genes que são específicos para homens ou mulheres. Ou seja, até que ponto mutações prejudiciais são eliminadas ou toleradas na população? De fato, os pesquisadores descobriram que a eficiência da seleção é mais fraca em muitos desses genes. “Quanto mais um gene era específico de um sexo, menos seleção víamos no gene, e mais uma diferença: esta seleção era ainda mais fraca com os homens”, diz Gershoni. Embora não tenham uma explicação completa para esta diferença adicional, os pesquisadores apontam para uma teoria da evolução sexual proposta pela primeira vez na década de 1930: “Em muitas espécies, as fêmeas podem produzir apenas um número limitado de descendentes, enquanto os machos podem, teoricamente, produzir muitos mais, de modo que a sobrevivência das espécies dependerá de fêmeas mais viáveis ​​na população do que os homens”, explica Pietrokovski. “Assim a seleção natural pode ser mais “negligente” com os genes que são prejudiciais somente aos machos.”
Além dos órgãos sexuais, os pesquisadores descobriram alguns genes ligados ao sexo nas glândulas mamárias – o que não é tão surpreendente, exceto pelo fato de que cerca da metade desses genes foram expressos em homens. Como os homens têm estruturas mamárias totalmente equipadas, mas basicamente não funcionais, os cientistas fizeram a suposição de que alguns desses genes poderiam suprimir a lactação.
Locais menos óbvios incluíram genes que são expressos apenas no ventrículo esquerdo do coração nas mulheres. Um destes genes, que também está relacionado com a captação de cálcio, mostrou níveis de expressão muito elevados em mulheres mais jovens que diminuíram acentuadamente com a idade. Os cientistas pensam que eles são ativos nas mulheres até a menopausa, protegendo seus corações, mas levando à doença cardíaca e à osteoporose em anos posteriores, quando a expressão do gene é desligada.
Ainda outro gene que foi principalmente expresso em mulheres foi ativo no cérebro, e embora sua função exata seja desconhecida, os cientistas pensam que esse gene possa proteger os neurônios do Parkinson – uma doença que tem uma maior prevalência e início mais cedo em homens.
Os pesquisadores também identificaram uma expressão gênica no fígado de mulheres que regula o metabolismo das drogas, fornecendo assim evidência molecular para a diferença conhecida no processamento de drogas entre mulheres e homens.
“O genoma básico é quase o mesmo em todos nós, mas é utilizado de forma diferente em todo o corpo e entre os indivíduos”, diz Gershoni. “Assim, quando se trata das diferenças entre os sexos, vemos que a evolução muitas vezes funciona no nível de expressão gênica.” Pietrokovski acrescenta: “Paradoxalmente, os genes ligados ao sexo são aqueles em que as mutações nocivas são mais susceptíveis de serem transmitidas, incluindo as que prejudicam a fertilidade.” Deste ponto de vista, homens e mulheres passam por diferentes pressões de seleção e, pelo menos até certo ponto, a evolução humana deve ser vista como co-evolução. Mas o estudo também enfatiza a necessidade de uma melhor compreensão das diferenças entre homens e mulheres nos genes que causam doenças ou que respondem aos tratamentos “.
A pesquisa do Prof. Shmuel Pietrokovski é apoiada pelo Centro Leo e Julia Forchheimer de Genética Molecular. O Weizmann Institute of Science, em Rehovot, Israel, é uma das instituições de pesquisa multidisciplinares mais importantes do mundo. Notado por sua ampla exploração das ciências naturais e exatas, o instituto abriga cientistas, estudantes, técnicos e pessoal de apoio.
Os esforços de pesquisa do Instituto Weizmann incluem a busca de novas formas de combater as doenças e a fome, examinando questões importantes em matemática e ciência da computação, investigando a física da matéria edo universo, criando novos materiais e desenvolvendo novas estratégias para proteger o meio ambiente.
Fonte da matéria:
Materials oferecida pelo Weizmann Institute of Science.
Referência:

1. Moran Gershoni, Shmuel Pietrokovski. The landscape of sex-differential transcriptome and its consequent selection in human adults. BMC Biology, 2017; 15 (1) DOI: 1186/s12915-017-0352-z