Os genes que determinam a complexidade animal - ou o que torna os humanos muito mais complexos do que uma mosca da fruta ou um ouriço do mar - foram identificados pela primeira vez.

O mecanismo secreto de como uma célula em um animal pode ser significativamente mais complexo do que uma célula semelhante em outro animal parece ser devido às proteínas e sua capacidade de controlar 'eventos' no núcleo da célula.

A pesquisa, pelo bioquímico Dr. Colin Sharpe e colegas da Universidade de Portsmouth, é publicado em PLoS One .

O Dr. Sharpe disse:"A maioria das pessoas concorda que os mamíferos, e humanos em particular, são mais complexos do que um verme ou uma mosca da fruta, sem realmente saber por quê. A pergunta vem incomodando a mim e aos outros há muito tempo.

"Uma medida comum de complexidade é o número de diferentes tipos de células em um animal, mas pouco se sabe sobre como a complexidade é alcançada no nível genético. O número total de genes em um genoma não é um driver, este valor varia apenas ligeiramente em animais multicelulares, então procuramos outros fatores. "

Dr. Sharpe e estudante MRes, Daniela Lopes Cardoso interrogou grandes quantidades de dados dos genomas de nove animais - de humanos e macacos a vermes nematóides e a mosca-das-frutas, e calculou a diversidade de cada um no nível genético.

Eles encontraram um pequeno número de proteínas que eram melhores em interagir com outras proteínas e com a cromatina, a forma empacotada de DNA no núcleo da célula.

"Essas proteínas parecem ser excelentes candidatas para o que está por trás de graus enormemente variados de complexidade em animais, "Disse o Dr. Sharpe.

"Esperávamos identificar genes que interagissem diretamente com o DNA para regular outros genes, mas não foi esse o caso. Em vez disso, identificamos genes que interagiam com a 'cromatina'.

"Nossos resultados sugerem que o aumento da capacidade de certas proteínas de interagir umas com as outras para regular a organização dinâmica da cromatina no núcleo como um componente da complexidade animal."

Os resultados importam, ele disse, porque os cientistas biomédicos dependem de uma melhor compreensão das doenças humanas estudando-as em animais. Embora isso tenha valor, há uma preocupação subjacente de que um modelo animal pode ser muito simples para ser útil, que os resultados vistos em um animal mais simples podem não se correlacionar com o que acontece em um animal mais complexo.

Compreendendo as diferenças inerentes à forma como os animais são organizados em nível genético e as limitações às interpretações que isso impõe, irá fornecer uma seleção mais racional de modelos animais apropriados em biomedicina.

A pesquisa anterior do Dr. Sharpe e da equipe descobriu que três fatores estão por trás das proteínas feitas por um gene - NCoR - sendo mais diversificadas em animais complexos como os humanos em comparação com, por exemplo, ouriços do mar:

• Duplicação de genes, embora o número total de genes no genoma não varie significativamente, alguns genes específicos duplicam uma ou mais vezes, por exemplo, há um gene NCoR no ouriço-do-mar e dois em humanos.
• Genes únicos geralmente produzem mais de uma proteína. O RNA mensageiro (mRNA) que liga o gene à proteína pode ser processado por 'splicing' para gerar uma gama de diferentes mRNAs, cada um dos quais codifica um relacionado, mas proteína diferente. Por exemplo, o gene do ouriço-do-mar produz apenas um tipo de RNA, enquanto nos humanos o gene NCoR2 produz bem mais de 30 e cada um provavelmente terá uma função diferente.
• A maioria das proteínas consiste em domínios que têm uma função específica. O Dr. Sharpe e a equipe descobriram que o número de domínios aumenta, novamente com NCoR, de um em ouriços do mar a três em humanos.