Uma equipe de pesquisadores da Duke identificou um grupo de sequências de DNA humano conduzindo mudanças no desenvolvimento do cérebro, digestão e imunidade que parecem ter evoluído rapidamente depois que nossa linhagem familiar se separou da dos chimpanzés, mas antes de nos separarmos dos neandertais.
Nossos cérebros são maiores e as tripas são mais curtas do que nossos pares símios.
“Muitos dos traços que consideramos exclusivamente humanos, e específicos de humanos, provavelmente aparecem durante esse período de tempo”, nos 7,5 milhões de anos desde a separação com o ancestral comum que compartilhamos com o chimpanzé, disse Craig Lowe, Ph.D., professor assistente de genética molecular e microbiologia na Duke School of Medicine.
Especificamente, as sequências de DNA em questão, que os pesquisadores apelidaram de Human Ancestor Quickly Evolved Regions (HAQERS), pronunciadas como hackers, regulam os genes. Eles são os interruptores que dizem aos genes próximos quando ligar e desligar. As descobertas aparecem em 23 de novembro na revista Cell.
A rápida evolução dessas regiões do genoma parece ter servido como um ajuste fino do controle regulatório, disse Lowe. Mais opções foram adicionadas ao sistema operacional humano à medida que as sequências se desenvolveram em regiões reguladoras e foram mais bem ajustadas para se adaptarem a pistas ambientais ou de desenvolvimento. Em geral, essas mudanças foram vantajosas para nossa espécie.
“Eles parecem especialmente específicos em causar a ativação de genes, pensamos apenas em certos tipos de células em determinados momentos do desenvolvimento, ou mesmo em genes que são ativados quando o ambiente muda de alguma forma”, disse Lowe.
Muita dessa inovação genômica foi encontrada no desenvolvimento do cérebro e no trato GI. “Vemos muitos elementos reguladores que estão sendo ativados nesses tecidos”, disse Lowe. “Estes são os tecidos onde os humanos estão refinando quais genes são expressos e em que nível.”
Hoje, nossos cérebros são maiores do que outros macacos, e nossas entranhas são mais curtas. “As pessoas levantaram a hipótese de que esses dois estão ligados, porque são dois tecidos metabólicos realmente caros para se ter por perto”, disse Lowe. “Acho que o que estamos vendo é que não houve realmente uma mutação que deu a você um cérebro grande e uma mutação que realmente atingiu o intestino, provavelmente foram muitas dessas pequenas mudanças ao longo do tempo”.
Para produzir as novas descobertas, o laboratório de Lowe colaborou com os colegas da Duke, Tim Reddy, professor associado de bioestatística e bioinformática, e Debra Silver, professora associada de genética molecular e microbiologia para explorar seus conhecimentos. O laboratório de Reddy é capaz de analisar milhões de interruptores genéticos de uma só vez e Silver está observando os interruptores em ação no desenvolvimento de cérebros de camundongos.
“Nossa contribuição foi que, se pudéssemos reunir essas duas tecnologias, poderíamos observar centenas de interruptores nesse tipo de tecido complexo em desenvolvimento, que você realmente não pode obter de uma linha celular”, disse Lowe.
“Queríamos identificar interruptores totalmente novos em humanos”, disse Lowe. Computacionalmente, eles foram capazes de inferir como teria sido o DNA do ancestral humano-chimpanzé, bem como as linhagens extintas de Neanderthal e Denisovan. Os pesquisadores conseguiram comparar as sequências genômicas desses outros parentes pós-chimpanzé graças a bancos de dados criados a partir do trabalho pioneiro do Prêmio Nobel de 2022 Svante Pääbo.
“Então, nós conhecemos a sequência de Neanderthal, mas vamos testar essa sequência de Neanderthal e ver se ela pode realmente ativar genes ou não”, o que eles fizeram dezenas de vezes.
“E mostramos que, uau, isso realmente é um interruptor que liga e desliga os genes”, disse Lowe. “Foi muito divertido ver que a nova regulação genética veio de interruptores totalmente novos, em vez de apenas uma espécie de religação de interruptores que já existiam.”
Juntamente com as características positivas que os HAQERs deram aos humanos, eles também podem estar implicados em algumas doenças.
A maioria de nós tem sequências HAQER notavelmente semelhantes, mas existem algumas variações, “e fomos capazes de mostrar que essas variantes tendem a se correlacionar com certas doenças”, disse Lowe, como hipertensão, neuroblastoma, depressão unipolar, depressão bipolar e esquizofrenia. Os mecanismos de ação ainda não são conhecidos, e mais pesquisas terão que ser feitas nessas áreas, disse Lowe.
“Talvez doenças específicas de humanos ou suscetibilidades específicas de humanos a essas doenças sejam mapeadas preferencialmente de volta a esses novos interruptores genéticos que existem apenas em humanos”, disse Lowe.
Publicado em 28/11/2022 08h55
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