p Cada uma de suas células contém duas cópias de 23 cromossomos, um herdado de seu pai e um de sua mãe. Teoricamente, quando você cria um gameta - um espermatozóide ou um óvulo - cada cópia tem uma chance de 50-50 de ser passada adiante. Mas a realidade não é tão clara. p Os cientistas observaram que os cromossomos podem "trapacear, "influenciando a chance de que eles se tornem uma célula sexual. Agora, uma equipe da Universidade da Pensilvânia mostrou como esse viés surge nas células femininas. Com observação cuidadosa e experimentos com oócitos de camundongos, os precursores dos ovos, eles detectaram sinais moleculares que criam uma assimetria na maquinaria que impulsiona a meiose, o processo de divisão celular que dá origem aos gametas. Certos cromossomos, os pesquisadores descobriram, explorar essa assimetria para mover-se para o lado "direito" de uma célula durante a divisão e acabar no ovo.

p Ao lançar luz sobre uma faceta comum, mas mal compreendida da meiose, os resultados podem levar a uma melhor compreensão geral da meiose, incluindo como e por que erros podem ocorrer. Erros na forma como os cromossomos segregam em gametas durante a meiose são a causa raiz de alguns abortos e doenças, como a síndrome de Down.

p "Se entendermos como esses elementos egoístas estão explorando a mecânica da meiose, então vamos entender mais profundamente como esse processo funciona em primeiro lugar, "disse Michael Lampson, professor associado de biologia na Escola de Artes e Ciências da Penn e autor sênior do estudo.

p Lampson se juntou aos membros do laboratório Takashi Akera, Lukáš Chmátal, Emily Trimm e Karren Yang, bem como Richard M. Schultz, o Distinto Professor de Biologia Charles e William L. Day; David Chenoweth, professor associado do Departamento de Química; Chanat Aonbangkhen, membro do laboratório de Chenoweth; e Carsten Janke, do Institut Curie da França. O estudo deles aparece na revista Ciência .

p Por décadas, os cientistas estão cientes de que os elementos genéticos parecem se envolver em competição durante a meiose, já que alguns foram transmitidos aos gametas em uma taxa consistentemente mais alta do que o acaso ditaria. O termo para essa transmissão tendenciosa é "impulso meiótico".

p "Normalmente pensamos em genes egoístas no nível da seleção natural e seleção do mais apto, "Disse Lampson." Isso pode significar que um gene que faz você viver mais ou se reproduzir mais ou matar seus inimigos tem maior probabilidade de ser transmitido. Mas também podemos pensar sobre o egoísmo no nível do próprio gene. Nesse contexto, os genes estão competindo entre si para entrar no gameta. E embora tivéssemos evidências de que isso poderia acontecer, nós realmente não entendemos como isso aconteceu. "

p Para que a transmissão tendenciosa ocorra, a equipe da Penn raciocinou, algo sobre o mecanismo físico da divisão celular deve possibilitá-lo. No caso de mulheres, o estágio final da meiose leva à criação de uma célula que se torna o ovo viável e outra célula chamada corpo polar, que normalmente está degradado.

p Os pesquisadores optaram por se concentrar na máquina de divisão celular, estudando o fuso meiótico, a estrutura composta por microtúbulos que se ligam aos cromossomos, puxando-os para lados opostos de uma célula antes de se dividir.

p Olhando para os microtúbulos em oócitos de camundongos, eles encontraram uma distribuição desequilibrada de uma modificação chamada tirosinização:o lado do ovo da célula tinha menos desta modificação do que o outro lado, mais perto do que é chamado de córtex. Essa assimetria estava presente apenas na fase da meiose, quando o fuso se move em direção ao córtex a partir do meio da célula.

p "Isso nos disse que qualquer sinal que esteja configurando a modificação da tirosina está vindo do córtex, "Lampson disse." A próxima pergunta é, Que sinal é esse? "

p Os pesquisadores já tinham algumas informações sobre moléculas que aumentam de expressão no lado cortical da célula, incluindo um chamado CDC42. Para testar se esta molécula contribuiu para a tirosinização assimétrica, os pesquisadores usaram um sistema experimental que Lampson e Chenoweth haviam desenvolvido anteriormente, que usa um ensaio sensível à luz para enriquecer seletivamente o CDC42 em um lado do pólo. Seus resultados sugeriram que o CDC42 foi o responsável, pelo menos em parte, para induzir a assimetria de tirosinização e, portanto, a assimetria do fuso na célula em divisão.

p Tendo estabelecido que a assimetria existe e como ela surge, os pesquisadores da Penn decidiram mostrar que essa assimetria permite que os cromossomos trapaceiem. Eles fizeram isso concentrando-se nos centrômeros, a região de um cromossomo que se liga ao fuso. Cruzando duas linhagens de camundongos, eles acabaram com animais que possuíam dois tipos de centrômeros em cada uma de suas células, um maior e um menor.

p Do trabalho anterior do grupo, eles sabiam que os centrômeros maiores eram conhecidos por transmitirem preferencialmente aos gametas. No trabalho atual, eles confirmaram que quanto maior, centrômeros "mais fortes" tinham de fato mais probabilidade de ir em direção ao pólo da célula que se tornaria o ovo.

p Quando os pesquisadores aboliram a assimetria do fuso pela mutação do CDC42 e outros alvos, o viés na orientação do centrômero desapareceu.

p "Isso conecta a assimetria do fuso à ideia de cromossomos ou centrômeros realmente trapaceando, "Lampson disse.

p Mas este resultado também levantou a questão de quando os centrômeros se tornaram tendenciosos em sua orientação, quando o fuso começa no meio da célula, ponto em que os centrômeros já estão fixados de forma imparcial. A assimetria e a inserção tendenciosa do centrômero ocorrem mais tarde.

p Digite o centrômero de inversão. Usando imagens ao vivo de oócitos de camundongos, os pesquisadores descobriram que os centrômeros "mais fortes" eram mais propensos a se desprender do fuso do que os centrômeros mais fracos e eram especialmente propensos a se desprender se estivessem orientados para o lado cortical da célula, presumivelmente para se virar e se reorientar para o pólo do ovo da célula. Os centrômeros mais fracos raramente se destacavam e não mostravam preferência por um lado ou outro da célula.

p "Se você é um centrômero egoísta e está voltado para o lado errado, você precisa deixar ir para que possa enfrentar o outro lado, "Lampson disse." É assim que você 'vence'. "

p Em trabalho futuro, Lampson e sua equipe esperam explorar mais as características dos centrômeros que os tornam fortes ou fracos.

p "Este trabalho nos deu algumas boas informações sobre a transmissão tendenciosa de centrômeros, mas também traz uma série de outras questões, "Lampson disse." Por que nossos centrômeros são assim, e como eles evoluem para vencer essas competições? Essas são questões biológicas fundamentais sobre as quais ainda não sabemos muito. "