Notícias | Nova descoberta científica: como os transposons afetam o desenvolvimento humano inicial
Um novo estudo descobriu que uma importante transição do desenvolvimento humano inicial é governada não pelos nossos próprios genes, mas por elementos de DNA chamados transposons. Realizado por pesquisadores da Sinai Health, o estudo questiona as visões convencionais sobre esses misteriosos fragmentos de DNA e revela seus importantes papéis no desenvolvimento humano e nas doenças.
"As pessoas tendem a pensar nos transposons como parasitas semelhantes a vírus que sequestram nossas células para se reproduzir", disse o Dr. Miguel Ramalho-Santos, coautor sênior e pesquisador sênior do Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute. "Mas nosso estudo descobriu que esses elementos não são meros parasitas genômicos; eles são essenciais para o desenvolvimento inicial."
Publicado na Developmental Cell, o estudo mostra que os elementos transponíveis desempenham um papel fundamental para garantir que as células embrionárias humanas avancem normalmente durante o desenvolvimento inicial, em vez de regredirem a um estado anterior. Os pesquisadores se concentraram no LINE-1, ou elemento nuclear intercalado longo-1. Em vez de apenas acompanharem os genes, que compõem menos de 2% do nosso genoma, os elementos LINE-1 correspondem a 20% do material genético das células. Alguns podem se amplificar, percorrer o genoma e se inserir em novos locais, recebendo o rótulo de "DNA egoísta".
Os cientistas há muito consideram esses elementos em grande parte prejudiciais, pois eles podem desorganizar o genoma e causar doenças, incluindo hemofilia, distúrbios neurológicos e câncer.
O Dr. Juan Zhang, pesquisador pós-doutorando e outro coautor sênior, interessou-se inicialmente pelas abundantes mensagens de RNA do LINE-1 nos embriões iniciais. As mensagens de RNA são transcritas a partir de porções ativas do genoma, indicando que os elementos LINE-1 estão ativos durante esses estágios iniciais críticos.
"Se os transposons são prejudiciais, por que estão ativos no embrião inicial? Este é um embrião que está apenas começando a se formar. Qualquer inserção perigosa se propagaria durante todo o desenvolvimento do indivíduo", disse o Dr. Zhang.
Quando a expressão do LINE-1 foi suprimida em células-tronco embrionárias humanas cultivadas (ESCs), as células regrediram a um estágio mais primitivo de oito células. Nesse estágio, as oito células totipotentes idênticas podem se desenvolver tanto no embrião quanto na placenta. Depois desse estágio, as ESCs ainda podem formar todos os tipos de células fetais, mas perdem gradualmente a capacidade de contribuir para a placenta.
Experimentos adicionais mostraram que essas moléculas de RNA do LINE-1 atuam como estruturas de suporte que organizam o DNA no espaço tridimensional do núcleo celular. Elas ajudam a mover o cromossomo 19, que contém genes importantes, para uma região de silenciamento gênico, permitindo que o embrião avance tranquilamente para estágios posteriores.
"Nosso estudo mostra que o LINE-1 regula a expressão gênica na transição crítica em que o embrião começa a especializar suas células para diferentes funções. Nossos resultados sugerem que isso não é acidental, mas um importante mecanismo evolutivo", disse o Dr. Zhang.
Surpreendentemente, esse novo papel contraria o comportamento habitual do LINE-1. Em vez de saltarem para novos locais genômicos e causarem mutações potencialmente prejudiciais, os elementos LINE-1 promovem especificamente o desenvolvimento nesse contexto crítico, ressaltando sua importância no crescimento humano inicial.
Essa pesquisa básica tem implicações importantes para o tratamento da infertilidade e o uso de células-tronco na medicina regenerativa. Ela também revela um novo papel do LINE-1, que pode ser explorado em doenças envolvendo esses elementos, incluindo distúrbios neurológicos e câncer.
A Dra. Anne-Claude Gingras, diretora do Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute e vice-presidente de pesquisa, disse: "Este estudo destaca o quanto ainda precisamos aprender sobre o desenvolvimento humano e esses misteriosos elementos genômicos. Parabenizo meus colegas por abrirem novos caminhos com essa importante descoberta e aguardo com expectativa o que suas pesquisas contínuas revelarão."
O estudo foi financiado pelos Canadian Institutes of Health Research, pela Great Gulf Homes Charitable Foundation e pelo programa Medicine by Design da University of Toronto.
Notícias | Nova descoberta científica: como os transposons afetam o desenvolvimento humano inicial
Notícias | Nova descoberta científica: como os transposons afetam o desenvolvimento humano inicial
Um novo estudo descobriu que uma importante transição do desenvolvimento humano inicial é governada não pelos nossos próprios genes, mas por elementos de DNA chamados transposons. Realizado por pesquisadores da Sinai Health, o estudo questiona as visões convencionais sobre esses misteriosos fragmentos de DNA e revela seus importantes papéis no desenvolvimento humano e nas doenças.
"As pessoas tendem a pensar nos transposons como parasitas semelhantes a vírus que sequestram nossas células para se reproduzir", disse o Dr. Miguel Ramalho-Santos, coautor sênior e pesquisador sênior do Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute. "Mas nosso estudo descobriu que esses elementos não são meros parasitas genômicos; eles são essenciais para o desenvolvimento inicial."
Publicado na Developmental Cell, o estudo mostra que os elementos transponíveis desempenham um papel fundamental para garantir que as células embrionárias humanas avancem normalmente durante o desenvolvimento inicial, em vez de regredirem a um estado anterior. Os pesquisadores se concentraram no LINE-1, ou elemento nuclear intercalado longo-1. Em vez de apenas acompanharem os genes, que compõem menos de 2% do nosso genoma, os elementos LINE-1 correspondem a 20% do material genético das células. Alguns podem se amplificar, percorrer o genoma e se inserir em novos locais, recebendo o rótulo de "DNA egoísta".
Os cientistas há muito consideram esses elementos em grande parte prejudiciais, pois eles podem desorganizar o genoma e causar doenças, incluindo hemofilia, distúrbios neurológicos e câncer.
O Dr. Juan Zhang, pesquisador pós-doutorando e outro coautor sênior, interessou-se inicialmente pelas abundantes mensagens de RNA do LINE-1 nos embriões iniciais. As mensagens de RNA são transcritas a partir de porções ativas do genoma, indicando que os elementos LINE-1 estão ativos durante esses estágios iniciais críticos.
"Se os transposons são prejudiciais, por que estão ativos no embrião inicial? Este é um embrião que está apenas começando a se formar. Qualquer inserção perigosa se propagaria durante todo o desenvolvimento do indivíduo", disse o Dr. Zhang.
Quando a expressão do LINE-1 foi suprimida em células-tronco embrionárias humanas cultivadas (ESCs), as células regrediram a um estágio mais primitivo de oito células. Nesse estágio, as oito células totipotentes idênticas podem se desenvolver tanto no embrião quanto na placenta. Depois desse estágio, as ESCs ainda podem formar todos os tipos de células fetais, mas perdem gradualmente a capacidade de contribuir para a placenta.
Experimentos adicionais mostraram que essas moléculas de RNA do LINE-1 atuam como estruturas de suporte que organizam o DNA no espaço tridimensional do núcleo celular. Elas ajudam a mover o cromossomo 19, que contém genes importantes, para uma região de silenciamento gênico, permitindo que o embrião avance tranquilamente para estágios posteriores.
"Nosso estudo mostra que o LINE-1 regula a expressão gênica na transição crítica em que o embrião começa a especializar suas células para diferentes funções. Nossos resultados sugerem que isso não é acidental, mas um importante mecanismo evolutivo", disse o Dr. Zhang.
Surpreendentemente, esse novo papel contraria o comportamento habitual do LINE-1. Em vez de saltarem para novos locais genômicos e causarem mutações potencialmente prejudiciais, os elementos LINE-1 promovem especificamente o desenvolvimento nesse contexto crítico, ressaltando sua importância no crescimento humano inicial.
Essa pesquisa básica tem implicações importantes para o tratamento da infertilidade e o uso de células-tronco na medicina regenerativa. Ela também revela um novo papel do LINE-1, que pode ser explorado em doenças envolvendo esses elementos, incluindo distúrbios neurológicos e câncer.
A Dra. Anne-Claude Gingras, diretora do Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute e vice-presidente de pesquisa, disse: "Este estudo destaca o quanto ainda precisamos aprender sobre o desenvolvimento humano e esses misteriosos elementos genômicos. Parabenizo meus colegas por abrirem novos caminhos com essa importante descoberta e aguardo com expectativa o que suas pesquisas contínuas revelarão."
O estudo foi financiado pelos Canadian Institutes of Health Research, pela Great Gulf Homes Charitable Foundation e pelo programa Medicine by Design da University of Toronto.
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