Genes ativos não formam clusters e compartilham recursos durante o desenvolvimento inicial da mosca da fruta, de acordo com um novo estudo da Universidade de Nova York e pesquisadores de Princeton publicado na revista Current Biology.
“O estudo muda a maneira como pensamos sobre como a maquinaria molecular funciona em mecanismos celulares básicos durante o desenvolvimento dos organismos”, disse Christine Rushlow, professora de biologia da NYU e autora sênior do estudo.
O núcleo é a porção da célula que contém a grande maioria das informações genéticas – incluindo a complexa confusão de longos cabos de DNA que constituem o genoma – para determinar o comportamento desse organismo. Os genes armazenados na sequência de DNA codificam não apenas a sequência de proteína necessária para expressar a característica associada a esse gene, mas também a informação de quando essa sequência de proteína deve ser fabricada.
“O núcleo é um painel de controle elaborado – o ponto de conexão para a vasta gama de informações sobre o estado do ambiente da célula, que será processada e respondida por um conjunto definido de produtos de proteína expressa. Dentro desta estrutura, nosso estudo perguntou se havia existe cooperação entre essas centenas de portas lógicas que tomam decisões individuais sobre quando fabricar suas respectivas proteínas “, disse Peter Whitney, um Ph.D. estudante do Departamento de Biologia da NYU e um dos autores do estudo.
Dentro do ambiente do núcleo, faria sentido que genes regulados pelo mesmo tipo de informação se concentrassem nas proximidades para que pudessem compartilhar recursos, reduzindo potencialmente o custo energético da regulação. Vários experimentos anteriores mostraram um nível de organização no núcleo onde os genes ocupam domínios discretos. No entanto, muitos desses estudos usam métodos bioquímicos para definir domínios, em vez de realmente observar a posição física dos genes ativos dentro do núcleo.
No estudo da Current Biology, os pesquisadores demonstraram que podiam identificar com precisão a posição física dos genes ativos usando um procedimento de imagem de microscopia e moscas-das-frutas, um organismo modelo comumente usado em pesquisas genéticas e moleculares. Os pesquisadores examinaram como um ovo fertilizado de mosca-das-frutas se desenvolve em um organismo totalmente formado, um processo que requer a atividade de conjuntos de genes, que se tornam progressivamente ativados durante o desenvolvimento embrionário.
Concentrando-se no primeiro conjunto de genes que aparecem em embriões de mosca-das-frutas de 90 minutos, os pesquisadores observaram como uma proteína chamada Zelda regula a transcrição dos genes ao recrutar a enzima RNA Polimerase II (Pol-II). Usando microscopia de alta resolução e coloração de anticorpo, eles visualizaram Pol-II em locais de transcrição nascente nos cromossomos.
Ao observar as posições de muitos genes usando esse método, eles fizeram a pergunta: Os genes são encontrados em clusters? A resposta foi não.
“Nossa hipótese é que os genes podem compartilhar pools de Pol-II em centros reguladores quando eles se aproximam”, disse Rushlow. “No entanto, nossos dados indicam que este não é o caso, e cada um dos genes próximos tem seu próprio pool de Pol-II. Isso foi surpreendente, pois vai contra a sabedoria convencional e parece contradizer diretamente os resultados de outros métodos.”
Os pesquisadores realizaram uma série de experimentos de acompanhamento para testar a noção de agrupamento funcional, como procurar mudanças na expressão gênica quando os genes foram encontrados nas proximidades, ou sinais de recursos sendo compartilhados entre os genes visualizados. Mais uma vez, eles não encontraram evidências de agrupamento.
Em contraste com a ideia de que os genes são espacialmente agrupados e compartilham recursos transcricionais – o que se pode chamar de modelo “coletivista” – os autores concluem que os dados apóiam um modelo “individualista” de controle de genes na ativação inicial do genoma em moscas-das-frutas.
Publicado em 09/10/2021 08h54
Artigo original:
Estudo original: