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A diversidade e a evolução dos animais são impulsionadas por mudanças na forma como nosso código genético é expresso. Seqüências específicas de DNA chamadas intensificadores controlam onde, quando e com que força os genes são expressos durante o desenvolvimento para criar o respectivo organismo. Portanto, estudar os intensificadores e como eles dão origem a diferentes padrões de expressão gênica nos ajuda a entender melhor como ocorre a evolução. Além de impulsionar a evolução das espécies, os intensificadores também são relevantes para as doenças: mutações nos intensificadores estão associadas a mais de 80% de todas as doenças humanas.
“O que vemos em termos de biodiversidade na natureza é em grande parte devido às mudanças nos intensificadores”, explica Justin Crocker, líder do grupo EMBL Heidelberg. “Compreender e, subsequentemente, tentar prever a evolução na época das mudanças climáticas, onde muitos animais estão sob pressão para se adaptarem rapidamente a ambientes em rápida mudança, é uma tarefa importante.”
Apesar de sua grande relevância para a evolução e as doenças, os pesquisadores ainda lutam para entender como os intensificadores são codificados em nossos genomas e como é fácil reprogramá-los, por exemplo, para prevenir ou tratar doenças. Na tentativa de aprender mais sobre os intensificadores, o grupo Crocker da EMBL Heidelberg conduziu um extenso estudo, publicado em Natureza, em um intensificador específico no organismo modelo Drosophila melanogaster, uma espécie de mosca da fruta. O grupo descobriu que esse intensificador, que controla os padrões de crescimento do cabelo em moscas, contém muito mais informações do que o esperado.
“Cada vez que mudamos uma única letra na sequência de DNA do potenciador, criamos uma mudança significativa no padrão de expressão do gene que ele conduz”, explica Timothy Fuqua, estudante de doutorado da EMBL e primeiro autor do artigo. “Também descobrimos que quase todas as mutações potenciadoras alteram o padrão de expressão do gene de várias maneiras. Por exemplo, uma mutação controla não apenas onde o padrão de expressão está dentro da mosca, mas também quando e quanto do gene foi expresso.”
Esses resultados foram surpreendentes e contradizem o que se sabia sobre intensificadores. Os pesquisadores pensaram que esses padrões complexos de expressão gênica foram criados por diferentes proteínas que se ligam ao intensificador. Uma primeira pista de que isso pode não ser verdade surgiu quando Crocker e sua equipe descobriram que os realçadores produzidos artificialmente não funcionavam conforme o planejado. Seus resultados mais recentes apóiam essa ideia. “Os resultados mostraram que os intensificadores de desenvolvimento codificam um nível de informação muito mais alto do que anteriormente apreciado”, diz Crocker. “Quando recebemos os dados, fiquei genuinamente surpreso! Não pude acreditar e repetimos tudo, pois presumimos que havia um erro.”
É importante notar que a densidade da informação codificada dentro do intensificador também limita a maneira como os animais podem evoluir. O estudo também mostrou que toda mutação possível tem uma certa chance de ocorrer. Isso dá aos cientistas uma ideia de onde a evolução pode levar. “Podemos usar essas informações para prever padrões em moscas-das-frutas silvestres. Algo que tem sido incrivelmente difícil de fazer até agora”, diz Fuqua. “Nossos resultados devem encorajar a comunidade a reavaliar nossa suposição sobre como essas regiões contribuem para a saúde humana.”
Embora o estudo de potencializadores seja um campo bem estabelecido na biologia molecular, este estudo é único devido ao grande número de mutações que foram estudadas. O grupo criou mais de 700 mutações únicas geradas aleatoriamente em um único intensificador. “Ninguém havia estudado tantas variantes de intensificadores neste nível de profundidade antes. Era como se a evolução estivesse acontecendo diante de nossos olhos!” Destaques de Fuqua. Para realizar tantos experimentos, a equipe construiu, com a ajuda do Campus de Pesquisa Janelia e do Centro de Microscopia de Luz Avançada em EMBL, um robô para lidar com os embriões de mosca usados no estudo e um tubo de microscópio automatizado para levar imagens de cada linha de mutação.
“Nosso estudo mostra que o que aprendemos sobre os realçadores foi simplificado demais. Mostra que temos que estudar os realçadores com muito mais detalhes do que nunca”, diz Fuqua. Portanto, na próxima etapa, a equipe não quer apenas expandir o pipeline e seu desempenho, mas também planeja estudar outros potencializadores e ver se eles podem observar efeitos semelhantes. “O que descobrimos se aplica a outros realçadores ou não? Não sabemos ainda. Mas planejamos descobrir”, conclui Crocker.
Fonte da história:
materiais fornecido por Laboratório Europeu de Biologia Molecular. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
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Traduzido de Science Daily
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