Os cientistas identificaram vários genes “feitos do zero” que os humanos desenvolveram depois de se separarem dos chimpanzés.
Humanos e chimpanzés se separaram de um ancestral comum há cerca de 6 milhões de anos, quando estabelecemos ramos separados na árvore evolutiva da vida. Os seres humanos continuaram a gerar genes completamente novos após essa divisão, alguns dos quais surgiram de regiões do genoma que se pensava serem “lixo”, destaca um novo estudo.
Na nova pesquisa, que foi publicada na terça-feira (20 de dezembro) na revista Cell Reports , os cientistas vasculharam o genoma humano em busca de evidências de novos genes “nascendo”. Especificamente, eles procuraram os chamados genes de novo que não surgem por meio do processo usual, no qual os genes captam mudanças de letras, ou mutações, à medida que as células fazem cópias de seu DNA. Esse DNA modificado dá origem a versões diferentes das proteínas daquelas produzidas a partir da versão original do gene.
Em contraste, os genes de novo surgem espontaneamente de fragmentos de DNA que não codificam proteínas, mas podem codificar moléculas que ligam e desligam os genes ou executam outras funções na célula. Assim, quando genes de novo codificam proteínas, eles estão desenvolvendo esse código “do zero”, em vez de iterar no DNA que codifica proteínas que já existia na célula.
O novo estudo revelou 155 desses genes humanos feitos a partir do zero que codificam proteínas minúsculas, ou microproteínas, muitas das quais continham menos de 100 aminoácidos, os blocos de construção das proteínas. “Encontramos dois que são estritamente humanos”, o que significa que eles não apareceram em nenhum dos outros genomas animais estudados, primeiro autor Nikolaos Vakirlis , um investigador júnior do Alexander Fleming Biomedical Sciences Research Center em Atenas, na Grécia, disse ao Live Science. Esses dois genes apareceram depois que os humanos se separaram dos chimpanzés.
Dados iniciais de experimentos de laboratório sugerem que pelo menos 44 dessas 155 proteínas insignificantes – incluindo as duas específicas de humanos – podem desempenhar papéis importantes no crescimento celular, mas isso precisará ser verificado em estudos futuros. “A questão é se esse efeito que vemos no nível da cultura celular se traduz em algo real no nível do organismo”, disse Vakirlis.
Vakirlis e sua equipe começaram sua busca por genes de novo em um conjunto de dados disponível publicamente. Lançado pela primeira vez em 2020 e descrito na revista Science , o conjunto de dados contém informações sobre centenas de trechos curtos de DNA que codificam microproteínas. Esses trechos de DNA são considerados “não canônicos”, o que significa que seus blocos de construção se alinham em sequências incomuns que normalmente não são vistas em genes codificadores de proteínas. A equipe por trás do conjunto de dados também realizou experimentos para ver se essas microproteínas desempenham papéis importantes nas células e descobriram que algumas parecem ser a chave para o crescimento celular, pelo menos em laboratório.
“Sem esse conjunto de dados, um estudo como o que fizemos seria impossível”, disse Vakirlis à Live Science. Historicamente, os cientistas consideravam essas sequências de DNA supercurtas e as minúsculas proteínas que elas codificam como pouco importantes – insignificantes em comparação com proteínas grandes e mais familiares, observou ele. Essa noção já foi contestada, agora que os métodos modernos permitem que os cientistas estudem mais facilmente as microproteínas e seu DNA associado, disse ele.
Com o rico conjunto de dados em mãos, a equipe trabalhou para trás para estimar quando cada fragmento de DNA que codifica microproteínas foi introduzido pela primeira vez na linhagem evolutiva dos humanos. Para fazer isso, eles procuraram os mesmos trechos de DNA nos genomas de 99 outras espécies de vertebrados, incluindo chimpanzés, gorilas, cavalos, jacarés e ornitorrincos. “Conhecemos as relações filogenéticas entre esses animais; sabemos que humanos e chimpanzés são mais próximos do que humanos e gorilas, etc.”, disse Vakirlis.
Levando essas relações em consideração, a equipe usou métodos computacionais para reverter o relógio evolutivo e determinar qual ancestral humano carregou primeiro cada gene de codificação de microproteína. Eles poderiam então olhar para os ancestrais anteriores que não carregavam o gene e ver se esse gene provavelmente se originou de novo – a partir de sequências não codificadoras de proteínas.
Além disso, a equipe analisou os dados da maioria das 100 espécies para ver quais genes são realmente ativados em diferentes animais e, portanto, são usados ativamente para produzir proteínas. “Se não for expresso, não fará nada”, disse Vakirlis.
Alguns dos 155 genes de novo no genoma humano remontam à origem dos mamíferos, enquanto outros apareceram muito mais recentemente, sugere o estudo.
A pesquisa tem algumas limitações, no entanto. Por exemplo, os dados de expressão gênica não estavam disponíveis para todas as 100 espécies, então isso levanta alguma incerteza sobre quando cada gene se tornou ativo na linhagem humana. Há também alguma incerteza se os 44 genes sinalizados como importantes para a função celular em placas de Petri realmente fazem diferença nos organismos vivos, disse Vakirlis.
Nesse ponto, porém, há “provavelmente alguns falsos positivos, mas muito mais falsos negativos, se eu tivesse que adivinhar”, observou ele. Em outras palavras, provavelmente existem algumas microproteínas que pareciam sem importância para o crescimento celular nos estudos iniciais de laboratório, mas cujas verdadeiras funções ainda não foram reveladas – “o que significa que há muito mais a descobrir”, disse ele.
Publicado em 27/12/2022 22h05
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