RUMO A DECIFRAÇÃO SISTEMÁTICA DO EPIGENOMA

A descrição mais extensa de todos os tempos de modificações químicas que alteram o modo pelo qual a informação genética é utilizada nas células – o epigenoma – foi seguido de uma série de artigos publicados simultaneamente na “Nature“, “Nature Communications“, “Nature Biotechnology” e “Nature Protocols“, uma colaboração do Programa Internacional de Roteiro Epigenomico. A decifração do epigenoma fornece a estrutura para uma melhor compreensão das funções fisiológicas básicas, para o estudo de doenças humanas e para o desenvolvimento de novas terapias. (Aqui está a lista de artigos publicados).

Todas as células do corpo tem o mesmo DNA, mas tem características diferentes porque expressam diferentes conjuntos de genes. Assim, por exemplo, células do coração tem uma função diferente de neurônios do cérebro porque expressam genes diferentes, e para determinar quais genes devem ser expressos depende precisamente de fatores epigenéticos.

Apenas metade dos cerca de 25 mil genes que codificam as proteínas são de fato expressos em determinado tipo de célula, e, embora muitos destes genes são necessários para as funções gerais e são ativos em todas as células, muitos outros são expressos num tipo de célula ou em poucos tipos. Além disso, o tempo e os níveis de expressão destes genes seguem esquemas (perfil de expressão) diferentes de célula para célula. Em média, cada tipo de célula é controlada por 20 a 40 mil “interruptores genéticos”, em sua maior parte ativado e desativado por elementos epigenéticos, que determinam o seu especial perfil de expressão gênica.

O estudo analisou 111 epigenomas em 58 características anatômicas e funcionais destaques. (Cortesia M. Kellis et al / Nature)

O estudo analisou 111 epigenomas em 58 características anatômicas e funcionais. (Cortesia M. Kellis et al / Nature)

Esses dados ilustram a complexidade do trabalho realizado pelos pesquisadores do Programa Epigenomics, que para mapear 111 epigenomas humanos em 58 características anatômicas e complexo funcional tinha que ser sequenciados e lidos mais de 150 bilhões de bases, com o processamento de dados três mil vezes maior do que foi usado para mapear todo o genoma humano no Projeto Genoma Humano.

A produção começa em uma ampla gama de temas, desde o funcionamento dos mecanismos de epigenomas, uma indicação dos fatores específicos envolvidos nos diferentes estágios de desenvolvimento do organismo para a diferenciação celular adequada, para a relação entre fatores epigenéticos e várias doenças, tais como câncer ou Alzheimer.

Mais especificamente, Alexander Meissner e colegas ilustram como a metilação do DNA – a adição de determinados grupos químicos no genoma, são um pré-requisito para a ativação ou a desativação de genes – é essencial para a maneira na qual as células se diferenciam em grupos estaminais neurais especializados, enquanto Bing Ren e colegas mostram que a diferenciação de células estaminais também contribui significativamente em outra forma de regulação epigenomica, na modificação da cromatina. Cromatina é a substância de que são feitos os cromossomas, que para além das cadeias de DNA inclui várias proteínas necessárias para ter empregado sua forma compacta característica; alterações da sua influência configuração tridimensional sobre a expressão do gene em geral.

© JACOPIN  BSIPBSIPCorbis

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Quanto às relações entre epigenoma e doenças, são notáveis por dois itens importantes. Shamil Sunyaev e colegas demonstraram que os perfis epigenomicos particulares estão relacionados com sequências de mutações que por sua vez estão associadas com o câncro. “Nosso estudo – disse Sunyaev – faz supor que, colocando estes dados podemos prever, e desenhar cada tipo específico de câncer, onde terá lugar uma mutação típica, com base na seqüência genômica, e no que se deve olhar na célula que presumivelmente dará origem ao câncer”.

Manolis Kellis e colegas estudaram o perfil epigenético em ratos com uma doença neurodegenerativa que é o equivalente da doença de Alzheimer, e mostram que a predisposição genética para a doença de Alzheimer é principalmente associada com alterações que é ou dão função imunitária (que é predominantemente genética). As mudanças na atividade neuronal que controla a memória e aprendizagem – e, em seguida, os sintomas que afetam essas esferas específicas – em vez disso pode ser fortemente influenciado por fatores não-genéticos, mas epigenético. Os pesquisadores também foram capazes de mostrar que esta conclusão não é válida somente para s ratos testados, mas também para o ser humano.

Fonte: Science Daily

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