doi.org/10.1038/s41586-024-07841-y
Credibilidade: 989
#DNA
Novas pesquisas mostram que a replicação do DNA em embriões de camundongos iniciais não segue os padrões esperados vistos em células mais velhas.
Uma nova descoberta de pesquisadores do RIKEN Center for Biosystems Dynamics (BDR) no Japão derruba décadas de suposições sobre a replicação do DNA. Liderados por Ichiro Hiratani e colegas, os experimentos publicados em 28 de agosto na Nature mostram que a replicação do DNA em embriões iniciais é diferente do que pesquisas anteriores ensinaram e inclui um período de instabilidade propenso a erros de cópia cromossômica. Como gestações malsucedidas e distúrbios do desenvolvimento são frequentemente relacionados a anormalidades cromossômicas, as descobertas podem impactar o campo da medicina reprodutiva, talvez levando a métodos aprimorados de fertilização in vitro (FIV).
Embriogênese precoce e replicação do DNA:
Durante a embriogênese, o óvulo fertilizado inicialmente se divide, assim como cada novo conjunto de células-filhas. No terceiro dia após a fertilização, um embrião passou por três divisões e contém 16 células. Cada divisão celular é acompanhada pela replicação do DNA, garantindo que cada célula-filha contenha uma cópia de todo o genoma.
Em seu novo estudo, a equipe de pesquisadores do RIKEN BDR se propôs a caracterizar a natureza do processo de replicação do DNA em embriões em estágio inicial. Eles usaram sua técnica caseira de genômica de célula única chamada scRepli-seq e a aplicaram ao desenvolvimento de embriões de camundongos. Com essa tecnologia, a equipe conseguiu tirar instantâneos do DNA de uma única célula embrionária em diferentes momentos durante os períodos de replicação do DNA. O que eles descobriram contradiz o que os cientistas presumiram sobre a replicação do DNA em embriões.
“Encontramos vários tipos especializados de replicação de DNA durante a embriogênese inicial do camundongo, o que ninguém tinha visto antes”, diz Hiratani. “Além disso, também descobrimos que em certos pontos, o DNA genômico é temporariamente instável e as aberrações cromossômicas são elevadas.”
Descoberta de padrões de replicação exclusivos em embriões iniciais
Os livros didáticos nos dizem que o DNA não se replica de uma só vez. Em vez disso, diferentes regiões de um cromossomo são duplicadas em uma sequência específica. A primeira descoberta da equipe foi que os domínios de tempo de replicação observados em células maduras não existem até que um embrião tenha 4 células. Isso significa que, diferentemente de quaisquer outras células em um corpo eventual, o DNA é replicado uniformemente, não sequencialmente, em embriões de 1 e 2 células.
Cada vez que uma parte de um cromossomo se desenrola para replicação, regiões de DNA se descompactam formando uma estrutura que parece uma bifurcação na estrada. Para que a replicação prossiga, a bifurcação deve se mover para baixo na fita de DNA, fechando novamente as regiões copiadas e descompactando a próxima seção. A segunda descoberta da equipe foi que a velocidade da bifurcação é muito mais lenta nos estágios de 1, 2 e 4 células do que após o estágio de 8 células da embriogênese. O embrião de 4 células agora pode ser visto como um estágio de transição durante o qual a replicação uniforme do DNA se torna sequencial, enquanto ainda mostra movimento lento de forquilha característico de embriões de 1 e 2 células. Em contraste, embriões de 8 células são muito mais semelhantes a células maduras, mostrando replicação sequencial e movimento rápido de forquilha.
Implicações dos erros de replicação do DNA:
Erros na replicação do DNA nos primeiros dias após a fertilização geralmente resultam em irregularidades cromossômicas, como cópias extras, cópias ausentes, quebras em cópias ou cópias incompletas. Alguns desses erros de cópia levam ao aborto espontâneo, enquanto outros levam a distúrbios do desenvolvimento como a síndrome de Down, também conhecida como trissomia 21. A terceira descoberta da equipe foi que a frequência de erros de cópia cromossômica foi temporariamente elevada em embriões em estágio inicial, mais comumente durante o estágio de 4 células.
Os pesquisadores usaram novamente o scRepli-seq, desta vez para detectar anormalidades no número de cópias cromossômicas. Eles descobriram que muito poucos erros ocorreram durante a transição entre os estágios de 1 e 2 células ou entre os estágios de 8 e 16 células. Por outro lado, 13% das células apresentaram anormalidades cromossômicas durante a transição entre os estágios de 4 e 8 células, provavelmente devido a erros de cópia durante o estágio de 4 células. Testes posteriores sugeriram que os erros de cópia neste estágio estavam relacionados aos garfos de movimento lento.
Pesquisa futura e aplicações clínicas:
“Nossas descobertas levam a muitas perguntas novas”, diz Hiratani. “Por exemplo, essas séries de fenômenos são evolutivamente conservadas em outras espécies, incluindo embriões humanos? E quais são os destinos subsequentes de células com aberrações cromossômicas”? Além de orientar a pesquisa básica no futuro, essa descoberta pode ajudar as clínicas de fertilização a elaborar melhores estratégias para minimizar as anormalidades cromossômicas comuns nos primeiros dias após a fertilização.
Publicado em 26/09/2024 20h02
Artigo original:
Estudo original: