VENDO EM DOBRO: NOVO ESTUDO EXPLICA A EVOLUÇÃO DE GENES DUPLICADOS

De tempos em tempos, as células vivas acidentalmente fazem uma cópia extra de um gene durante o processo de replicação normal. Ao longo da história de vida, a evolução moldou alguns desses genes aparentemente supérfluos em uma nova fonte genética, adaptação e diversidade. Um novo estudo mostra uma forma em que alguns genes duplicados poderiam ter há muito tempo escapado da eliminação do genoma, levando à inovação genética visto na vida moderna.

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Os investigadores têm mostrado que um processo chamado de metilação de DNA pode proteger genes duplicados de serem removidos do genoma durante a seleção natural. Os genes redundantes sobrevivem e são moldados pela evolução ao longo do tempo, dando origem a novas funções celulares.

“Este é o primeiro estudo a mostrar explicitamente como os processos de metilação do DNA, duplicação e evolução dos genes estão relacionados”, disse Soojin Yi, professor associado na Faculdade de Biologia e do Instituto Petit Parker H. de Bioengenharia e Bioscience no Georgia Institute of tecnologia.

O estudo foi patrocinado pela National Science Foundation (NSF) e foi programado para ser publicado na edição online da Proceedings Journal of the National Academy of Sciences (PNAS).

Pelo menos metade dos genes do genoma humano são duplicados. Genes duplicados não são apenas redundantes, mas podem ser ruim para as células. A maioria dos genes duplicados acumulam mutações a taxas elevadas, o que aumenta a chance de que as cópias extras de genes fiquem inativas e se percam ao longo do tempo devido à seleção natural.

O novo estudo descobriu que logo após alguns genes duplicados se formar, hidrocarbonetos pequenos chamados grupos metil anexam-se a região reguladora do gene duplicado e bloqueiam a sua expressão.

Quando um gene é metilado, é protegido contra a seleção natural, o que permite que o gene possa pendurar em torno do genoma tempo suficientemente para que a evolução encontre uma nova utilização para ele. Alguns genes duplicados jovens são silenciados por metilação quase imediatamente depois de ser formado, segundo o estudo.

“O que temos feito é o primeiro passo no processo para mostrar que duplicatas genes jovens parecem ser fortemente desnaturadas”, disse Yi.

O estudo mostrou que o nível médio de metilação do DNA na região reguladora do gene duplicado é significativamente correlacionada negativamente com o tempo evolutivo. Assim, os genes duplicados mais jovens têm altos níveis de metilação do DNA.

Em cerca de três quartos dos pares de genes duplicados estudados, o gene em um par que era mais metilado foi sempre mais metilado em todos os 10 tecidos humanos estudados, disse Thomas Keller, bolsista de pós-doutorado na Georgia Tech e primeiro autor do estudo. “Para os tecidos que examinamos, houve notável coerência na metilação quando olhamos para pares de genes duplicados”, disse Keller.

O estudo computacional foi construído com um conjunto de dados de todas as duplicatas de genes humanos, comparando cada sequência contra qualquer outra sequência do genoma humano. Dados de metilação do DNA foram então obtidos para os 10 tecidos humanos diferentes. Os pesquisadores usaram modelos de computador para analisar as relações entre a metilação do DNA e duplicação de genes.

O cérebro humano é um exemplo de um tecido para o qual a duplicação de genes tem sido particularmente importante para a sua evolução. Em estudos futuros, os pesquisadores vão examinar a ligação entre a evolução, epigenética e evolução do cérebro humano.

Journal Reference:

Thomas E. Keller, et al. DNA Methylation and Evolution of Duplicate Genes.PNAS, 2014 DOI: 10.1073/pnas.1321420111

Fonte: Science Daily

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