Pesquisadores mostram que a natureza preserva seu DNA mais vital através da multitarefa

*Newswise—BOSTON, MA—14 de maio de 2018**—Um novo estudo da Harvard Medical School ajuda a explicar um mistério duradouro da genética humana. Algumas partes do nosso DNA codificam instruções cruciais que são essenciais para a vida. Estas sequências tendem a ser repetidas em todo o nosso genoma, o que ajuda a proteger contra mutações prejudiciais. Mas outra classe importante de genes essenciais, aqueles que codificam proteínas que controlam quando e onde outros genes são ligados ou desligados, há muito que se revelam intrigantes para os cientistas. Estas sequências reguladoras são geralmente encontradas apenas uma vez no genoma, mas mutações que alteram a sua função podem causar doenças ou mesmo morte.

Agora, os investigadores mostram na edição de 14 de maio da revista Cell, que a natureza desenvolveu uma forma criativa de salvaguardar estes genes cruciais. Eles identificaram regiões genômicas que contêm múltiplos elementos reguladores distintos, cada um essencial para o desenvolvimento embrionário, agrupados em um único módulo regulador.

“Parece que a natureza optou por colocar múltiplos elementos reguladores num único local e confiar na estrutura física do cromossoma para protegê-los como uma unidade”, disse Eric Heard, professor de genética do HMS e autor sénior do estudo.

A equipa de Heard concentrou-se numa região do cromossoma 1 humano que contém numerosos elementos reguladores, essenciais para a vida, controlando a atividade do agrupamento de genes HoxD. Os genes HoxD são conhecidos por serem reguladores cruciais do desenvolvimento embrionário, controlando a forma como o embrião se forma ao longo do seu eixo da frente para trás.

A equipe utilizou uma variedade de técnicas para mostrar que a região que contém os elementos reguladores HoxD forma uma alça física no cromossomo. Esta estrutura em loop reúne elementos reguladores distintos e permite-lhes trabalhar em conjunto para controlar a atividade dos genes HoxD.

Os pesquisadores também criaram camundongos com mutações na sequência de DNA dentro desse ciclo regulatório. Eles descobriram que algumas destas mutações, nos elementos reguladores que controlam o HoxD, eram incompatíveis com a vida. Outras mutações, mais distantes dos genes HoxD, mas dentro do circuito, reduziram a atividade HoxD ou causaram outros problemas graves de desenvolvimento.

A estrutura deste circuito regulador fornece uma explicação para a razão pela qual estas sequências de ADN com funções reguladoras críticas são encontradas apenas uma vez no genoma humano, disse Heard.

“Quando algo é realmente importante para a vida, a natureza muitas vezes tem backups”, disse ele. “Para esses elementos específicos do DNA, a natureza empacotou múltiplas funções essenciais próximas umas das outras para aproveitar a natureza protetora do cromossomo.”

A pesquisa lança luz sobre uma série de distúrbios genômicos que podem ser devidos a mutações nessas regiões reguladoras complexas.

O estudo foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH). Os coautores incluíram o primeiro autor Thomas Sexton, estudante de doutorado na Divisão de Ciências e Tecnologia da Saúde de Harvard/MIT; John Cavalli, pesquisador da Harvard Medical School; e pesquisadores da Universidade de Genebra.

Escrito por:
Alexandra Stern