CENTROS OBSCUROS DOS CROMOSSOMOS REVELAM DNA ANTIGO.

Geneticistas que exploram o coração escuro do genoma humano descobriram grandes pedaços de Neandertal e outros DNA antigos. Os resultados abrem novas maneiras de estudar como os cromossomos se comportam durante a divisão celular e como eles mudaram durante a evolução humana.

Ilustração de cromossomos (imagem de estoque). Crédito: © peterschreiber.media / Adobe Stock

Os centrômeros ficam no meio dos cromossomos, a “cintura” apertada na imagem de um cromossomo de um livro de biologia. O centrômero ancora as fibras que separam os cromossomos quando as células se dividem, o que significa que elas são realmente importantes para entender o que acontece quando a divisão celular dá errado, levando ao câncer ou defeitos genéticos.

Mas o DNA dos centrômeros contém muitas sequências repetitivas, e os cientistas não conseguiram mapear adequadamente essa região.

“É o coração da escuridão do genoma, nós alertamos os estudantes para não irem para lá”, disse Charles Langley, professor de evolução e ecologia da UC Davis. Langley é autora sênior em um artigo descrevendo o trabalho publicado em uma edição futura da revista eLife.

Langley e seus colegas Sasha Langley e Gary Karpen, do Laboratório Lawrence Berkeley, e Karen Miga, da UC Santa Cruz, argumentaram que poderia haver haplótipos – grupos de genes que são herdados juntos na evolução humana – que se estendem por vastas porções de nossos genomas mesmo do outro lado do centrômero.

Isso porque o centrômero não participa do processo de “crossover” que ocorre quando as células se dividem para formar espermatozóides ou óvulos. Durante o cruzamento, os cromossomos emparelhados se alinham um ao lado do outro e seus membros se cruzam, às vezes cortando e juntando o DNA entre eles para que os genes possam ser embaralhados. Mas os crossovers chegam a zero perto dos centrômeros. Sem esse embaralhamento em todas as gerações, os centrômeros podem preservar intactos trechos muito antigos de DNA.

Os pesquisadores procuraram por polimorfismos de nucleotídeo único herdados – alterações herdadas em uma única letra do DNA – que permitiriam mapear os haplótipos no centrômero.

Eles primeiro mostraram que podiam identificar haplótipos centroméricos, ou “cenhaps”, em moscas da fruta Drosophila.

Essa descoberta tem duas implicações, disse Langley. Em primeiro lugar, se os pesquisadores puderem distinguir os cromossomos uns dos outros por seus centrômeros, eles poderão começar a realizar testes funcionais para verificar se essas diferenças têm impacto sobre qual parte do DNA é herdada. Por exemplo, durante a formação de ovos, quatro cromátides são formadas a partir de dois cromossomos, mas apenas um deles o transforma no ovo. Então, os cientistas querem saber: certos haplótipos de centrômero são transmitidos com mais frequência? E alguns haplótipos têm maior probabilidade de estar envolvidos em erros?

Em segundo lugar, os pesquisadores podem usar os centrômeros para observar a ancestralidade e a ascendência evolutiva.

Voltando ao DNA humano, os pesquisadores analisaram as sequências do centrômero do Projeto 1000 Genomas, um catálogo público de variações humanas. Eles descobriram haplótipos abrangendo os centrôme5ros em todos os cromossomos humanos.

Haplótipos de meio milhão de anos atrás

No cromossomo X dessas seqüências genômicas, eles encontraram vários haplótipos centroméricos principais, representando linhagens de meio milhão de anos. No genoma como um todo, a maior parte da diversidade é vista entre os genomas africanos, consistente com a disseminação mais recente de seres humanos para fora do continente africano. Uma das mais antigas linhagens de haplótipos de centrômero não foi transportada pelos primeiros emigrantes.

No cromossomo 11, encontraram haplótipos altamente divergentes de DNA Neandertal em genomas não-africanos. Esses haplótipos divergiram entre 700 mil e 1 milhão de anos atrás, na mesma época em que os ancestrais dos Neandertais se separaram de outros ancestrais humanos. O centrômero do cromossomo 12 também contém um haplótipo ainda mais antigo e arcaico que parece derivar de um parente desconhecido.

Esse DNA Neandertal no cromossomo 11 pode estar influenciando as diferenças em nosso sentido do olfato até os dias de hoje. As células que respondem ao paladar e ao olfato carregam receptores odoríferos desencadeados por assinaturas químicas específicas. Os seres humanos têm cerca de 400 genes diferentes para receptores olfativos. Trinta e quatro desses genes residem no haplótipo do centrômero do cromossomo 11. Os haplótipos centroméricos de Neandertal e um segundo haplótipo antigo representam cerca de metade da variação destas proteínas receptoras de odor.

Sabe-se do trabalho de outros que a variação genética nos receptores de odor pode influenciar o paladar e o olfato, mas os efeitos funcionais da variação encontrados neste estudo ainda não foram descobertos e seu impacto no sabor e no olfato analisados.

O trabalho foi apoiado por subsídios do National Institutes of Health.

Jornal Referência: Sasha A Langley, Karen H Miga, Gary H Karpen, Charles H Langley. Haplotypes spanning centromeric regions reveal persistence of large blocks of archaic DNAeLife, 2019; 8 DOI: 10.7554/eLife.42989

Fonte: Science Daily

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