doi.org/10.1073/pnas.2322360121
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#cromossomos
Um novo estudo revela que ornitorrincos e galinhas equilibram os níveis de proteína entre os sexos por meio de um mecanismo único de compensação de dosagem, diferente dos humanos, desafiando suposições genéticas de longa data e aprimorando nossa compreensão da evolução e regulação genética
Pesquisadores da UNSW Sydney descobriram diferenças fundamentais em processos biológicos entre machos e fêmeas examinando os sistemas de cromossomos sexuais únicos e diversos do ornitorrinco e da galinha.
As descobertas, publicadas em Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), são uma surpresa no campo da genética. As descobertas ajudarão construindo uma melhor compreensão de como os cromossomos sexuais evoluíram, como nossos corpos funcionam e podem levar a novas descobertas na biologia.
Mamíferos, como humanos, têm fêmeas com dois cromossomos X e machos com um cromossomo X e um cromossomo Y, o que cria um desequilíbrio entre os sexos, – diz o autor principal Dr. Nicholas Lister da Escola de Biotecnologia e Ciências Biomoleculares da UNSW. Esse desequilíbrio é corrigido por um processo chamado compensação de dosagem de cromossomos sexuais. –
Os cientistas sabem há muito tempo que os animais têm soluções para equilibrar as diferenças de cromossomos sexuais e atingir a função “normal”.
O Dr. Lister diz: Em mamíferos fêmeas, como humanos e camundongos, as fêmeas XX e os machos XY têm números diferentes do cromossomo X. Para equilibrar essa diferença, um dos cromossomos X nas mulheres é normalmente silenciado. Silenciar um cromossomo X nas mulheres equaliza os produtos genéticos nos cromossomos sexuais. Isso impede que as mulheres produzam o dobro do número de proteínas do X em comparação aos homens. –
Equilibrando a balança
Cada célula em nossos corpos usa proteínas para executar funções específicas.
Elas são traduzidas do mRNA, que carrega as instruções para as células produzirem proteínas, – diz o líder da pesquisa do estudo, Professor Associado Paul Waters, também da Escola de Biotecnologia e Ciências Biomoleculares da UNSW. Ser homem ou mulher afeta os níveis de mRNA dos genes do cromossomo X, o que esperaríamos que afetasse a produção de proteínas. –
Mas o Prof. Waters diz que este estudo demonstra pela primeira vez que ocorre um equilíbrio de proteínas entre os sexos, mesmo quando os níveis de mRNA não estão equilibrados.
As descobertas sugerem que a compensação de dosagem é um processo crucial em espécies com cromossomos sexuais diferenciados para garantir que os níveis de proteína estejam equilibrados, – ele diz. Esses resultados são significativos, pois sugerem que a compensação da dosagem dos cromossomos sexuais é essencial, afinal, em todas as espécies de vertebrados, não apenas em mamíferos placentários e marsupiais.
Por que o ornitorrinco e a galinha”
O estudo focou no ornitorrinco e na galinha, duas espécies com sistemas de cromossomos sexuais muito diferentes que oferecem insights valiosos sobre a evolução e os mecanismos de compensação de dosagem.
Os ornitorrincos são mamíferos monotremados, com sistemas de cromossomos sexuais interessantes,- diz o Dr. Lister. Eles têm cinco pares de cromossomos X nas fêmeas e cinco Xs e cinco Ys nos machos. Aves, como as galinhas, têm um sistema ZW, onde os machos têm duas cópias de um cromossomo Z e as fêmeas têm um cromossomo Z e um W.-
A/Prof. Waters diz que os cientistas já haviam observado uma compensação de dosagem de cromossomos sexuais quase perfeita de RNA entre machos e fêmeas em mamíferos placentários e marsupiais.
No entanto, em aves e monotremados, há um desequilíbrio de mRNA entre os sexos,- diz ele. Isso é algo que pensávamos ser impossível. Pela primeira vez, mostramos que esse desequilíbrio é corrigido no nível de proteína. Isso significa que o ornitorrinco e a galinha têm um novo mecanismo de compensação de dosagem que é diferente de como nós, humanos, fazemos. –
Nossos genes estão realmente no controle”
A coautora Professora Jenny Graves, do Departamento de Meio Ambiente e Genética da Universidade La Trobe, demonstrou que os genes no cromossomo X humano inativo não são copiados para o RNA em 1986.
O silenciamento no nível do RNA então se tornou o paradigma para todo silenciamento epigenético.
Como os genes foram silenciados por sua falha em produzir RNA, o controle da compensação de dosagem foi assumido como sendo apenas no nível do RNA, não no nível de produção de proteínas, – diz a Prof. Graves.
Mas os níveis de mRNA para genes em cromossomos sexuais não estavam equilibrados no ornitorrinco ou na galinha, – ela diz. Então, os cientistas questionaram a suposição de que a compensação de dosagem é essencial para a vida. –
A/Prof. Waters diz que medir os níveis de proteína tem sido um esforço muito mais complicado do que medir os níveis de mRNA, devido a desafios tecnológicos.
E agora que a tecnologia está mais sensível, podemos ver que a compensação de dosagem de cromossomos sexuais entre machos e fêmeas é observada no nível de proteína no ornitorrinco e na galinha,- A/Prof. Waters diz. Os machos e fêmeas dessas espécies produzem quantidades semelhantes de proteínas, apesar das discrepâncias nas quantidades de mRNA.-
Como esse conhecimento será aplicado”
Os autores enfatizam a complexidade da regulação genética e a importância de considerar vários níveis de controle na expressão genética.
O coautor Dr. Shafagh Waters da Escola de Ciências Biomédicas da UNSW diz que o estudo abre caminho para uma compreensão mais profunda da regulação genética.
Estudar espécies únicas como o ornitorrinco nos fornece novos insights sobre os mecanismos celulares e moleculares que podem regular vários aspectos da fisiologia humana, ou estar implicados em estados de doença,- ela diz. Então, embora esses processos possam não se aplicar diretamente à compensação de dosagem humana, eles iluminam como nossos corpos gerenciam a expressão genética e a produção de proteínas. Nossas descobertas têm o potencial de avançar o conhecimento em biologia evolutiva e levar a terapias inovadoras em genética médica. Entender esses mecanismos em diferentes espécies pode ajudar a identificar novos alvos para doenças em que a disfunção proteica é essencial.-
O Dr. Lister diz que pesquisas futuras examinarão os mecanismos que contribuem para a compensação de dosagem.
Este trabalho nos ajudará a descobrir outros sistemas de compensação de dosagem na natureza,- ele diz. Podemos descobrir como eles evoluíram e como funcionam em outras espécies.-
A/Prof. Waters diz, Entender esses processos em outras espécies pode aumentar nossa compreensão da regulação genética em um nível fundamental.-
Publicado em 08/08/2024 15h46
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