Sem alterar o código genético no DNA, as modificações epigenéticas podem alterar a forma como os genes são expressos, afetando a saúde e o desenvolvimento de um organismo. A ideia outrora radical de que tais mudanças na expressão gênica podem ser herdadas agora tem um crescente corpo de evidências por trás dela, mas os mecanismos envolvidos permanecem pouco compreendidos.
Um novo estudo realizado por pesquisadores da UC Santa Cruz mostra como um tipo comum de modificação epigenética pode ser transmitido através do esperma não apenas de pais para filhos, mas também para a próxima geração ("grandoffspring"). Isso é chamado de "herança epigenética transgeracional" e pode explicar como a saúde e o desenvolvimento de uma pessoa podem ser influenciados pelas experiências de seus pais e avós.

O estudo, publicado na semana de 26 de setembro no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) , focado em uma modificação específica de uma proteína histona que altera a forma como o DNA é empacotado nos cromossomos. Essa marca epigenética amplamente estudada (chamada H3K27me3) é conhecida por desligar ou "reprimir" os genes afetados e é encontrada em todos os animais multicelulares - de humanos ao verme nematóide C. elegans usado neste estudo.

"Esses resultados estabelecem uma relação de causa e efeito entre as marcas de histonas transmitidas pelo esperma e a expressão e o desenvolvimento gênico na prole e na prole", disse a autora correspondente Susan Strome, professora emérita de biologia molecular, celular e do desenvolvimento da UC Santa Cruz.

As histonas são as principais proteínas envolvidas no empacotamento do DNA nos cromossomos. A marca epigenética conhecida como H3K27me3 refere-se à metilação de um determinado aminoácido na histona H3. Isso faz com que o DNA seja mais densamente empacotado, tornando os genes dessa região menos acessíveis para ativação.

O novo estudo envolveu a remoção seletiva dessa marca de histonas dos cromossomos do esperma de C. elegans, que foram então usados ​​para fertilizar óvulos com cromossomos totalmente marcados. Na prole resultante, os pesquisadores observaram padrões anormais de expressão gênica, com genes nos cromossomos paternos (herdados do esperma) ativados ou "regulados" na ausência da marca epigenética repressiva.

Isso levou os tecidos a ativar genes que normalmente não expressariam. Por exemplo, o tecido da linhagem germinativa (que produz óvulos e espermatozóides) ativou genes normalmente expressos em neurônios.

"Em todos os tecidos que analisamos, os genes foram expressos de forma aberrante, mas diferentes genes apareceram em diferentes tecidos, demonstrando que o contexto do tecido determinava quais genes eram regulados positivamente", disse Strome.

A análise dos cromossomos no tecido da linhagem germinativa da prole revelou que os genes regulados ainda não tinham a marca repressiva da histona, enquanto a marca havia sido restaurada nos genes que não foram regulados positivamente.

"Na linhagem germinativa da prole, alguns genes foram ativados de forma aberrante e permaneceram no estado sem a marca repressiva, enquanto o resto do genoma recuperou a marca, e esse padrão foi passado para os netos", explicou Strome. "Nós especulamos que, se esse padrão de empacotamento de DNA for mantido na linhagem germinativa, ele poderá ser transmitido por várias gerações".

Na prole, os pesquisadores observaram uma série de efeitos no desenvolvimento, incluindo alguns vermes que eram completamente estéreis. Essa mistura de resultados se deve à forma como os cromossomos são distribuídos durante as divisões celulares que produzem espermatozóides e óvulos, resultando em muitas combinações diferentes de cromossomos que podem ser passadas para a próxima geração.

Pesquisadores do laboratório de Strome estudam a herança epigenética em C. elegans há anos, e ela disse que este artigo representa o ponto culminante de seu trabalho nessa área. Ela observou que outros pesquisadores que estudam células de mamíferos em cultura relataram resultados muito semelhantes aos achados de seu laboratório em vermes, embora esses estudos não tenham mostrado transmissão em várias gerações.

“Isso parece uma característica conservada da expressão gênica e do desenvolvimento em animais, não apenas um estranho fenômeno específico de vermes”, disse ela. "Podemos fazer experimentos genéticos incríveis em C. elegans que não podem ser feitos em humanos, e os resultados de nossos experimentos em vermes podem ter amplas implicações em outros organismos." + Explorar mais

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