Alguns cromossomos parecem bolas amassadas, enquanto outros se assemelham a folhas planas de papel, mostram os mapas de calor
O projeto genético completo de uma célula, ou genoma, é densamente compactado em cromossomos, condensando metros de DNA em um minúsculo vaso celular de apenas micrômetros de largura. Mas como os cromossomos se dobram para caber nos núcleos de diversas espécies não está claro.
Parece haver dois métodos para inserir todo esse DNA, relataram pesquisadores na revista Science de 28 de maio. As células podem até inverter o arranjo que possuem ao inativar uma molécula chamada condensina II, descobriu a equipe.
Se os cromossomos fossem pedaços de papel, alguns, como os dos humanos, pareceriam uma bola amassada dentro do núcleo, diz Claire Hoencamp, bióloga molecular do Instituto do Câncer da Holanda em Amsterd. Outros, como os das moscas-das-frutas (Drosophila melanogaster), se assemelham a folhas planas de papel empilhado.
No novo estudo, Hoencamp e colegas criaram mapas de calor que analisaram como os cromossomos nos núcleos de 24 espécies de animais, plantas e fungos interagiam dentro de suas respectivas células. Os mapas mostram o número médio de conexões entre os cromossomos no núcleo de uma célula – revelando como as moléculas genéticas se dobram – “na escala do branco ao vermelho”, diz Olga Dudchenko, genomicista do Baylor College of Medicine em Houston. “Quanto mais vermelho, mais interações. Quanto menos vermelho, menos interações.”
Contatos do cromossomo
Uma ampla variedade de espécies animais (coloridas em amarelo na árvore evolutiva no centro), vegetais (verdes) e fúngicas (azuis) empacotam cromossomos dentro do núcleo da célula de uma das duas maneiras, com base em como os cromossomos interagem dentro de um núcleo. Os mapas de calor aqui mostram o número médio de interações entre os cromossomos (tons mais escuros de vermelho indicam mais interações). Mapas com grandes triângulos vermelhos escuros (como para a piranha vermelha, no alto à direita) indicam cromossomos que se enrugam como um pedaço de papel. Outros padrões de tabuleiro de xadrez (como para o amendoim moído, canto superior esquerdo) dão origem a cromossomos que se dobram de forma mais organizada, como folhas de papel empilhadas.
Padrões de interações cromossômicas para 24 plantas e animais
Ao longo da história evolutiva, os organismos da árvore da vida mudaram entre diferentes métodos de empacotamento, descobriram os pesquisadores. “Trabalhamos com um zoológico de espécies e [no início] parecia um zoológico de padrões de dobra do genoma”, diz Dudchenko. “Alguns mapas pareceriam um padrão quadriculado. Outros se pareceriam com um colchão com xs estranhos.” Com o tempo, ficou claro que muitas das mesmas características de dobramento de cromossomos estavam surgindo repetidamente em diferentes espécies.
Três tipos de interação resultam em folhas empilhadas de cromossomos, dando aos mapas de calor uma aparência de tabuleiro de xadrez ou colchão. Em uma interação, vista no amendoim moído (Arachis hypogaea), por exemplo, as extremidades de diferentes cromossomos tendem a se tocar. Em outro, os cromossomos de organismos como as moscas da fruta se tocam no meio. E em uma interação vista no pão de trigo (Triticum aestivum), os braços de diferentes cromossomos se dobram um sobre o outro.
Cromossomos parecidos com bolas amassados, como os da piranha vermelha (Pygocentrus nattereri), apresentam um quarto tipo de interação. Nessas estruturas, um cromossomo se dobra sobre si mesmo em um emaranhado em vez de tocar outros cromossomos, resultando em grandes quadrados vermelhos nos mapas de calor.
Negociações de DNA
Os cromossomos interagem de quatro maneiras diferentes, resultando em dois tipos de padrões de dobramento. Esses mapas de calor selecionados para quatro espécies mostram o número médio de interações entre dois cromossomos; tons mais escuros de vermelho indicam mais interações. Três tipos de interação – agrupamento de telômeros (extremidades dos dois cromossomos se tocam), agrupamento de centrômeros (toque do meio) e agrupamento de telômero a centrômero (braços dobrados um sobre o outro) – fazem os cromossomos se dobrarem como folhas planas de papel empilhadas. As interações chamadas de territórios cromossômicos fazem os cromossomos aparecerem como bolas amassadas: neste caso, cada cromossomo tem maior probabilidade de se dobrar sobre si mesmo em um emaranhado, dando a aparência no mapa de calor de grandes quadrados vermelhos.
Quebrar partes da condensina II – um complexo de proteínas que ajuda a montar os cromossomos à medida que as células se dividem – pode mudar a organização de um núcleo. Ajustes na condensina II podem fazer um núcleo humano enrugado parecer o núcleo de uma mosca dobrada, descobriu a equipe. Mas alguns organismos têm folhas empilhadas, apesar de terem condensina II intacta. Isso significa que pode haver outros fatores que os pesquisadores ainda não descobriram que empurram as células para enfiar os cromossomos no núcleo de uma forma específica, diz Hoencamp.
Publicado em 14/06/2021 10h57
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