As células têm mais de um truque na manga para controlar certos genes que regulam o crescimento fetal e o desenvolvimento.
É crucial que uma cópia desses genes, denominados genes impressos, seja desligada no esperma ou no óvulo. Se uma cópia não está desligada, podem ocorrer transtornos neurológicos e de desenvolvimento, ou o câncer pode atacar mais tarde na vida. Agora, os cientistas descobriram uma nova maneira de as células manterem esses genes quietos: através da marcação química de histonas – proteínas que ajudam a manter o DNA bem enrolado no núcleo.
A modificação de uma histona chamada H3K27 encerra a atividade de alguns genes impressos em camundongos, reportou o investigador do Instituto Médico Howard Hughes (HHMI), Yi Zhang e colegas, em estudo publicado no dia 19 de julho de 2017 na revista Nature.
O achado poderá esclarecer os distúrbios do desenvolvimento que tendem a ocorrer em crianças concebidas com tecnologias de reprodução assistida, como a fertilização in vitro, diz Zhang. Também pode ajudar a explicar a dificuldade da clonagem de mamíferos.
A descoberta de um novo mecanismo para desligar genes impressos também levanta muitas questões provocativas, diz Zhang. “Nós acreditamos que nosso estudo abrirá um novo campo de pesquisa”.
Durante a reprodução, os humanos herdam duas cópias funcionais da maioria dos genes – uma cópia, ou alelo, de cada genitor. Para um número muito pequeno de genes, porém, as pessoas herdam apenas uma cópia funcional. A outra cópia está desligada, silenciada para sempre. Este mecanismo de silenciamento, ou impressão, tem sido foco central da pesquisa de regulação de genes, diz Zhang, geneticista do Boston Children’s Hospital e da Harvard Medical School.
Desde o primeiro relatório de genes impressos em mamíferos há mais de um quarto de século, os cientistas conheciam apenas um mecanismo celular que mantém esses genes inativos – “decorando” o DNA com moléculas pequenas chamadas grupos metilo. Agora, Zhang e colegas descobriram uma nova maneira na qual as células podem silenciar alguns genes impressos: adicionando grupos metilo às histonas.
A pesquisa também identificou 76 genes em camundongos que potencialmente pertencem a essa classe de genes de desenvolvimento. Até agora, cerca de 150 genes impressos foram encontrados em camundongos e cerca da metade desse número em seres humanos.
Os cientistas sabem que a impressão é muito antiga evolutivamente, e ocorre em diversos organismos, desde plantas até humanos – até tigres. A impressão, de fato, é parcialmente responsável pelos dois tipos de prole que podem surgir quando um leão e um tigre fazem um casal. Se a mãe é um leão, ela pode gestar um ‘tigão’, que geralmente é menor que os dois genitores. Se a mãe é um tigre, ela pode ter um ‘liger’, uma criatura maior e mais forte do que qualquer dos genitores, bem maior do que um ‘tigão’.
As diferenças nos genes impressos masculinos e femininos entre as espécies contribuem para as diferenças de tamanho nesses dois tipos de prole.
Os pesquisadores ainda têm muito que aprender sobre o processo de impressão e os genes envolvidos, diz Zhang, mas a descoberta de um segundo mecanismo para silenciar uma cópia desses genes ressalta a importância da impressão. O segundo mecanismo de silenciamento pode ter evoluído como uma espécie de plano de back-up, diz ele.
A impressão incorreta pode levar a problemas. Como há apenas um alelo funcional de um gene impresso, se essa cópia se tornar defeituosa, podem ocorrer anormalidades de desenvolvimento. Estas incluem a síndrome de Angelman, que causa dificuldades de aprendizagem, problemas de fala e convulsões.
Problemas também ocorrem quando uma pessoa herda duas cópias de trabalho de um gene que deve ser impresso, como o que ocorre com a síndrome de Beckwith-Wiedemann, que pode causar complicações durante a gravidez devido ao crescimento excessivo do bebê e levar a vários defeitos de nascimento.
Em crianças concebidas com a ajuda de tecnologias de reprodução assistida, os cientistas viram um aumento na incidência de distúrbios de impressão. O porquê dessa incidência não está claro, mas algo sobre o processo dessas tecnologias pode levar a problemas de impressão, diz Zhang, ou talvez os problemas de impressão estejam relacionados à infertilidade em si. Ele acha que uma melhor compreensão da impressão pode ajudar os cientistas a encontrar formas de reduzir a ocorrência desses distúrbios.
A impressão imprópria também pode explicar algumas das dificuldades encontradas pelos pesquisadores ao tentar clonar mamíferos. Normalmente, as marcas de impressão são apagadas nas células precursoras das células germinativas e depois são reescritas nos óvulos ou no esperma. Pesquisas anteriores sugerem que as falhas na fase de apagar e reescrever se intrometem no desenvolvimento adequado de embriões clonados.
“O novo mecanismo de impressão pode eventualmente oferecer um alvo para o tratamento dessas falhas de desenvolvimento”, diz Zhang.
Explore: The silence of the genes – new insights into genomic imprinting
Mais informações: Azusa Inoue et al, Maternal H3K27me3 controls DNA methylation-independent imprinting, Nature (2017). DOI: 10.1038/nature23262
Referência: Nature
Fonte: Howard Hughes Medical Institute