Em um artigo publicado na
Molecular Cell, cientistas descobriram como a organização tridimensional do ADN em nossas células influencia os genes ao longo de várias gerações.
Ao manipular, na drosófila, essa organização do ADN sem alterar sua sequência, eles desencadearam uma mudança que se mantém por muitas gerações. Essa descoberta revela uma nova forma de herança, complementando aquela transmitida pela sequência do ADN.
Além dos genes: a organização 3D do ADN influencia sua expressão.
Estamos acostumados com a ideia de que o essencial do que somos reside em nossos genes, que herdamos em partes iguais de cada um de nossos dois pais. No entanto, as informações contidas na sequência do nosso ADN não contam toda a história. Além desse material genético, os chamados sinais "epigenéticos" desempenham um papel essencial na identidade individual e revelam-se cada vez mais como uma parte integrante das informações transmitidas dos pais para sua prole.
O termo "Epigenética" refere-se aos processos que afetam a expressão dos genes sem modificar a sequência do ADN e designa, na maioria das vezes, um conjunto de modificações químicas do ADN e das proteínas associadas que ativam ou desativam os genes. Um elemento menos conhecido, mas igualmente crucial, é a organização dos genes no espaço 3D dentro da célula.
Os genes desativados, por exemplo, podem se agrupar e formar grupos reprimidos que se extinguem mutuamente. Esses contatos entre regiões do ADN que normalmente estariam distantes significam que até mesmo genes de diferentes cromossomos podem se influenciar mutuamente por meio de interações físicas reais.
Moscas e cores: um experimento que revoluciona nossa visão da herança biológica.
Em um novo estudo, publicado na revista
Molecular Cell, cientistas demonstraram que os contatos físicos entre dois genes de moscas desencadeiam em um deles uma mudança epigenética que pode ser herdada de uma geração para outra. Isso resulta em uma mudança marcante na aparência das moscas, que têm olhos vermelhos ou brancos e transmitem essa cor dos olhos para sua prole por muitas gerações.
De maneira geral, o mecanismo que gera tais contatos é complexo e ainda mal compreendido. Nesse caso, os cientistas puderam demonstrar que uma proteína chamada GAF, que se liga aos dois genes, inicia o processo de herança epigenética. Uma mutação na GAF resultou na eliminação desses contatos, destacando seu papel crucial na aproximação dessas regiões normalmente distantes do genoma.
A herança de informações não genéticas através das gerações, um processo conhecido como herança epigenética transgeracional, foi estudado na drosófila.
Nesse organismo, a hemizigose do elemento regulador Fab-7 é capaz de desencadear a herança da marca de histona H3K27me3 em um locus homólogo de outro cromossomo, resultando em diferenças epigenéticas hereditárias na cor dos olhos.
Este artigo destaca a importância das proteínas PHO e GAF no estabelecimento e manutenção dessa herança transgeracional. Essas duas proteínas desempenham um papel essencial, respectivamente, no recrutamento do complexo repressor Polycomb 2 (PRC2) e na mediação dos contatos cromatínicos intercromossômicos.
© Giacomo Cavalli Embora essas observações sugiram que os contatos mediados pela GAF foram o evento-chave que levou à herança da informação epigenética, isso ainda não constituía uma prova definitiva. Para alcançar isso, os cientistas recriaram esses contatos artificialmente, projetando e expressando uma proteína capaz de se ligar aos dois genes de interesse (e apenas a esses genes).
Essa proteína imitou, assim, o papel da GAF ao se ligar aos dois genes para conectá-los. Forçar esses contatos dessa maneira produziu o mesmo efeito que um aumento natural das interações e levou à herança da cor dos olhos ao longo de várias gerações.
Esse experimento demonstrou o papel essencial da organização tridimensional do genoma nesse processo, implicando-a pela primeira vez na herança da informação epigenética. Esta nova publicação propõe um mecanismo inédito para explicar como alguns sinais epigenéticos, que poderiam se perder entre as gerações, podem se tornar transmissíveis.
Isso poderia contribuir, ao lado da genética, para as informações que herdamos de nossos pais e que transmitimos a nossos filhos.
Além disso, os cientistas desenvolveram um sistema de biologia sintética capaz de induzir contatos cromatínicos
in vivo. Eles demonstraram que esses contatos podem estabelecer uma herança transgeracional, mostrando assim que o simples contato entre dois loci pode induzir uma reprogramação da expressão gênica herdável ao longo de várias gerações.
Referência
Interchromosomal contacts between regulatory regions trigger stable transgenerational epigenetic inheritance in Drosophila.
Fitz-James, M.H., Sabaris, G., Sarkies, P., Bantignies, F. & Cavalli, G.
Molecular Cell (2024).
DOI:
10.1016/j.molcel.2024.11.021
Fonte: CNRS INSB