Pensamos no DNA como moléculas de vital importância que carregam instruções genéticas para a maioria dos seres vivos, incluindo nós mesmos. Mas nem todo DNA realmente codifica proteínas; agora, estamos descobrindo mais e mais funções envolvendo o DNA não-codificador que os cientistas costumavam pensar como ‘lixo’.
Um novo estudo sugere que o DNA satélite – um tipo de DNA não codificador organizado em sequências de material genético longas, repetitivas e aparentemente sem sentido – pode ser a razão pela qual espécies diferentes não conseguem cruzar com sucesso.
Parece que o DNA satélite desempenha um papel essencial em manter todos os cromossomos individuais de uma célula juntos em um único núcleo, por meio do trabalho de proteínas celulares.
De acordo com os biólogos Madhav Jagannathan e Yukiko Yamashita, autores do novo estudo, esse importante papel é administrado de forma diferente em cada espécie, levando à incompatibilidade genética. O choque das diferentes estratégias entre as espécies pode ser o que faz com que os cromossomos se espalhem para fora do núcleo, pelo menos em parte, impedindo a reprodução.
“Nós propomos uma estrutura unificadora que explica como a divergência de DNA de satélite amplamente observada entre espécies estreitamente relacionadas pode causar isolamento reprodutivo”, eles escrevem em seu artigo.
Essa “divergência de DNA de satélite” foi bem estabelecida em pesquisas anteriores, levando a suspeitas sobre seu papel na especiação. No caso do genoma do chimpanzé e do genoma humano, por exemplo, o DNA que codifica a proteína é quase idêntico, enquanto o DNA “lixo” é quase totalmente diferente.
Nesse novo estudo, fazendo experimentos com a mosca da fruta Drosophila melanogaster, os pesquisadores notaram que a exclusão de um gene que produz uma proteína chamada Prod – que se liga a um pedaço específico de DNA de satélite – fez com que as moscas morressem, pois seus cromossomos se espalharam para fora da célula núcleo. No entanto, aquele pedaço crucial de DNA de satélite está faltando nos parentes mais próximos das moscas, que sobrevivem muito bem sem ele.
Isso sugere que essas importantes sequências não codificantes de material de DNA evoluíram de forma diferente entre as espécies. Para dar uma olhada mais de perto, a equipe examinou a descendência híbrida de uma fêmea de D. melanogaster e um macho da espécie D. simulans intimamente relacionada.
As moscas criadas dessa maneira geralmente morrem muito rapidamente ou acabam estéreis. Nesse caso, um exame do tecido da prole híbrida confirmou o que os pesquisadores haviam suspeitado – que os cromossomos (os pacotes de DNA necessários para a reprodução) estavam sendo interrompidos aqui também.
“Quando olhamos para esses tecidos híbridos, ficou muito claro que seu fenótipo era exatamente o mesmo como se você tivesse interrompido a organização cromossômica mediada por DNA de satélite de uma espécie pura”, disse Yamashita, que trabalha no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).
“Os cromossomos estavam espalhados e não encapsulados em um único núcleo.”
Indo ainda mais longe, os pesquisadores produziram moscas híbridas saudáveis removendo os genes conhecidos por danificar a descendência híbrida (chamados de ‘genes de incompatibilidade híbrida’) de suas moscas-mãe. Esses genes de incompatibilidade são conhecidos por se localizar no DNA satélite na espécie pura.
O DNA do satélite sofre mutações com bastante regularidade, e os pesquisadores acreditam que as proteínas que se ligam ao DNA do satélite para manter os cromossomos juntos precisam evoluir para acompanhar o ritmo. Isso, então, dá a cada espécie sua própria estratégia diferente quando se trata de operações de DNA de satélite.
Em seguida, a equipe quer tentar desenvolver uma proteína que se ligue com sucesso ao DNA satélite de duas espécies, mantendo os cromossomos onde deveriam estar. Isso poderia permitir uma descendência viável entre essas espécies, mas levará anos para se concretizar.
“Nosso estudo estabelece a base para a compreensão da incompatibilidade de híbridos em nível celular em Drosophila, bem como em outros eucariotos”, escrevem os pesquisadores.
Publicado em 05/09/2021 09h29
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