Descoberto como o genoma controla o início do desenvolvimento humano

Estudo revelou que partes do genoma não codificado que são funcionais, ativando ou desativando genes, representam 3% do total

DNA: cientistas avançam no entendimento da regulação genética. Crédito: Pixabay/CC0 Public Domain

Uma equipe de pesquisadores britânicos e espanhóis liderada por cientistas da Universidade de Manchester (Reino Unido) descobriu como nosso genoma controla o desenvolvimento de muitos dos órgãos essenciais para a vida humana. O estudo, publicado na revista “Nature Communications”, lança uma luz crucial sobre os trechos pouco conhecidos de DNA que ficam entre os genes. Ele também ajudará cientistas e médicos a explicar por que alguns bebês nascem com problemas como o chamado “buraco no coração”.

Embora nossos cerca de 30 mil genes detenham o código para criar todas as proteínas em cada uma de nossas células, surpreendentemente isso é responsável por apenas cerca de 2% do DNA, todo ele feito de unidades químicas chamadas bases. Historicamente, costumávamos descartar o resto do DNA como “lixo”.

Desde então, os cientistas perceberam que essa vasta paisagem genética do chamado DNA não codificante (98% do nosso genoma) na verdade guarda os segredos para controlar como cada gene é ativado ou desativado em perfeita ordem. Isso explica como um genoma pode criar cada um de nossos diferentes tecidos. O problema era que, até agora, os cientistas sabiam pouco sobre como isso acontecia no estágio principal, quando os órgãos humanos são reunidos pela primeira vez.

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Agulha no palheiro

Cada vez mais, quando os pacientes nascem com doenças que afetam seu coração, rins, cérebro e membros, mas não têm uma falha óbvia em um de seus genes, eles estão tendo todo o seu genoma lido de forma rápida e eficiente por um método de Sequenciamento de Nova Geração (NGS, na sigla em inglês). No entanto, vasculhar os 3 bilhões de bases para um único problema é extremamente desafiador. Equivale a procurar uma agulha em um palheiro.

Adaptando a mesma tecnologia NGS, a equipe pôde se concentrar apenas nas partes do genoma não codificado que são funcionais. Ela descobriu que essas partes constituem cerca de 3% do total.

Ao restringir as áreas críticas de forma significativa e precisa, o trabalho ajudará os médicos a fazerem novos diagnósticos para os pacientes.

O trabalho também nos ajuda a entender os fundamentos da organogênese, a fase-chave entre a quinta e a oitava semanas de gravidez. É nesse período que os tecidos do corpo são montados a partir de células progenitoras (derivadas de células-tronco, com maior especialização) rudimentares.

Nesse ponto, garantir que apenas os genes certos sejam ativados em cada local diferente é vital. Agora conhecemos os padrões precisos dessa regulação genética para cada um dos órgãos.

Surpresas

Os pesquisadores verificaram suas descobertas no desenvolvimento de peixes-zebra e células-tronco de laboratório para mostrar que os segmentos não codificantes críticos do DNA humano poderiam acender a proteína fluorescente verde de forma adequada, mesmo em peixes.

O professor Neil Hanley, da Universidade de Manchester e médico do NHS Foundation Trust da Universidade de Manchester, liderou o projeto. Ele disse: “Vamos cruzar os dedos para que esse novo atlas sobre os segredos mais profundos do nosso genoma auxilie cientistas e médicos a identificar alterações genéticas não resolvidas anteriormente, ajudando a explicar aos pacientes e pais onde as coisas podem ter dado errado. E com o tempo, esperamos que comece o processo para descobrir como podemos evitar que isso aconteça no futuro”.

Hanley acrescentou: “O que foi surpreendente não foi apenas como conjuntos específicos de genes críticos foram ativados no momento certo e no lugar certo, mas como foi crítico para os genes errados serem desativados. Na verdade, você poderia dizer muito sobre o coração, entendendo por que não era um rim ou um pulmão. Esperamos que esse novo nível de compreensão realmente ajude os pesquisadores de células-tronco a avaliar a autenticidade das células que estão crescendo em laboratório”.

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