Uma nova sequência de alta definição do genoma do pepino-do-mar fornece insights moleculares sobre sua capacidade de regeneração, de acordo com um novo estudo publicado em 12 de outubro na revista de acesso aberto PLOS Biology por Xiaojun Zhang, Lina Sun, Hongsheng Yang e Jianhai Xiang, do Instituto de Oceanologia, Academia Chinesa de Ciências, e colegas. A sequência do genoma também ajuda a explicar por que o pepino-do-mar tem uma estrutura esquelética radicalmente diferente de outros membros do filo equinoderme, e pode ser útil para compreender a evolução do reino animal.

Pepinos do mar formam uma classe de equinodermos, um filo que também inclui ouriços-do-mar e estrelas do mar ("peixes estrela"). Equinodermos e cordados (um filo estreitamente relacionado que inclui os humanos) compartilham uma característica que os distingue da maioria dos outros animais:eles são chamados de deuterostômios, em que o ânus, ao invés da boca, formulários primeiro no desenvolvimento. Pepinos-do-mar são únicos entre os equinodermos por não terem um exoesqueleto de cálcio endurecido, e em sua capacidade de regenerar partes do corpo danificadas ou perdidas e vísceras em uma extensão muito maior do que ouriços-do-mar ou estrelas do mar.

Para explorar as bases genéticas dessas características, e para entender melhor a evolução dos deuterostômios, os autores realizaram o sequenciamento genômico de alta definição do pepino-do-mar Apostichopus japonicus (também conhecido como pepino-do-mar japonês), cobrindo cerca de 92% de seus 880 megabases de DNA estimados, incluindo mais de 30, 000 genes.

Ao comparar o genoma de A. japonicus com o de outros organismos, os autores encontraram evidências de que os equinodermos divergiram dos hemicordados (um pequeno grupo de deuterostômios marinhos que inclui os vermes da bolota) há cerca de 533 milhões de anos e os pepinos do mar se separaram de outras classes de equinodermos há cerca de 479 milhões de anos. Os autores mostraram que, embora o genoma do ouriço-do-mar inclua 31 genes para biomineralização, crítico para formar um esqueleto calcificado, o pepino-do-mar tem apenas sete desses genes. Eles também descobriram que o pepino-do-mar expressou esses genes de biomineralização em níveis muito mais baixos ao longo do desenvolvimento, provavelmente responsável por seus corpos mais macios em comparação com os ouriços-do-mar.

Como estratégia para assustar predadores, pepinos do mar podem expelir suas vísceras, que eles podem regenerar dentro de várias semanas. Os autores encontraram um grupo de genes duplicados, chamados genes semelhantes ao PSP94, que foram expressos especificamente nos intestinos em regeneração do pepino-do-mar, que não tinha genes correspondentes em outros equinodermos, sugerindo que esses genes podem ser cruciais para a capacidade dos animais de regenerar rapidamente suas vísceras. Um segundo grupo de genes, chamadas proteínas relacionadas ao fibrinogênio, também foram duplicados e altamente expressos durante a regeneração, indicando que provavelmente também contribuem para essa habilidade.

"O pepino-do-mar é um animal modelo particularmente promissor para a medicina regenerativa, "disse Xiang, e a disponibilidade de seu genoma deve ajudar nos esforços para estudar a biologia da regeneração e determinar se a regeneração do equinoderme pode oferecer insights que podem ser aplicados à medicina humana. "Nossas descobertas também devem facilitar a compreensão dos requisitos para a utilização sustentável e criação eficaz de equinodermos, em apoio à indústria de pepino-do-mar de alto valor, "que inclui seu uso como fonte de alimento e medicina tradicional chinesa.