Mundo

Novo estudo lança luz sobre a função dos cromossomos sexuais em tartarugas
O estudo analisa uma espécie de tartaruga softshell, mas os resultados podem ajudar a iluminar um importante processo evolutivo em muitas espécies, disse Nicole Valenzuela, professora de ecologia, evolução e biologia orgânica
Por Iowa State University - 26/07/2021


A espécie de tartaruga envolvida no estudo é Apalone spinifera, uma espécie de tartaruga de água doce nativa da América do Norte. Mas os pesquisadores dizem que suas descobertas lançam luz sobre o papel evolutivo da compensação da dosagem dos cromossomos sexuais em muitas espécies. Crédito: Nicole Valenzuela

Um novo estudo liderado por um cientista da Universidade Estadual de Iowa lança luz sobre como os organismos evoluíram para lidar com desequilíbrios nos cromossomos sexuais.

O estudo analisa uma espécie de tartaruga softshell, mas os resultados podem ajudar a iluminar um importante processo evolutivo em muitas espécies, disse Nicole Valenzuela, professora de ecologia, evolução e biologia orgânica e principal autora do estudo.

Muitos organismos determinam seu sexo por um par de cromossomos especializados que aparecem em praticamente todas as células do corpo de um organismo. Um par combinado de cromossomos resulta em um sexo, enquanto um par incompatível resulta em outro sexo. Por exemplo, em humanos e muitas outras espécies, cromossomos sexuais são chamados de X e Y. Normalmente, dois cromossomos X resultam em uma mulher, enquanto os cromossomos XY resultam em homens. Esses cromossomos também contêm os códigos genéticos para a produção de proteínas essenciais, e a desproporção nos cromossomos em indivíduos XY causada por eles portarem apenas um único X para cada par de cromossomos não sexuais (chamados de autossomos) pode levar a um desequilíbrio na produção de proteínas. O estudo lança luz sobre como os organismos evoluíram para lidar com esses desequilíbrios por meio de um processo chamado compensação de dosagem do cromossomo sexual, ou SCDC.

O estudo se concentrou em uma espécie de tartaruga softshell conhecida como Apalone spinifera, que está entre as maiores tartarugas de água doce e habitam uma grande parte da América do Norte, incluindo Iowa. Mas a pesquisa pode ajudar os cientistas a entender o processo em outros organismos também. O estudo também pode gerar uma melhor compreensão de como a doença pode surgir se o processo SCDC não funcionar corretamente.

"Compreender a diversidade dos mecanismos SCDC na natureza, como eles acontecem e evoluem, informa mais amplamente sobre como os animais e os humanos compensam o desequilíbrio da dose do gene e por que a falha em compensar adequadamente essas diferenças leva a estados de doença", disse Valenzuela.

O estudo foi publicado esta semana na revista científica Philosophical Transactions da Royal Society B.

O que é compensação de dosagem de cromossomo sexual?

A compensação da dosagem dos cromossomos sexuais entra em jogo para indivíduos que têm cromossomos sexuais incompatíveis. No caso das tartarugas softshell incluídas no estudo, os cromossomos sexuais são referidos como Z e W, e são as fêmeas da espécie que têm cromossomos incompatíveis, ou ZW. Essa incompatibilidade significa que falta uma segunda cópia do cromossomo Z, ao contrário de seus homólogos masculinos que têm dois cromossomos Z.

Os cromossomos Z contêm instruções para algumas das proteínas que as células que funcionam normalmente devem produzir, e ter apenas uma única cópia de um cromossomo pode resultar em uma quantidade reduzida de proteínas produzidas, porque a produção de proteínas é frequentemente afetada pelo número de cópias de genes. Mais cópias significam mais produção de proteína. Assim, a irregularidade no número de cópias de genes que trabalham juntos pode levar a distúrbios do desenvolvimento, fisiológicos ou outros. Mas os mecanismos SCDC funcionam para regular positivamente, ou aumentar o nível, da produção de proteínas de genes nos cromossomos Z (ou X) únicos. A importância de manter um equilíbrio adequado é evidenciada por doenças causadas por números anormais de cromossomos sexuais, incluindo a síndrome de Klinefelter e a síndrome de Turner em humanos,

Valenzuela e seus coautores amostraram tartarugas softshell em vários estágios de desenvolvimento, incluindo embriões, filhotes e adultos, e analisaram vários tecidos para determinar quais genes foram ativados. Os pesquisadores então compararam a atividade dos genes dos cromossomos sexuais e dos autossomos, divididos por tartarugas machos e fêmeas.

O estudo representa não apenas o primeiro estudo a analisar a compensação da dosagem dos cromossomos sexuais em tartarugas, mas os resultados também mostram que, de forma notável, a temperatura parece afetar o processo SCDC nas tartarugas. Valenzuela estudou a determinação sexual dependente da temperatura (TSD), ou a forma como as temperaturas ambientais influenciam se um embrião de tartaruga se desenvolve em um macho ou fêmea em espécies que não têm cromossomos sexuais, em pesquisas anteriores. Mas porque as tartarugas softshell perderam este sistema TSD ancestral, esta sensibilidade térmica no SCDC veio como uma surpresa, disse ela. E a maneira como as tartarugas softshell executam o SCDC também é incomum e complexa.

O estudo descobriu que ambos os sexos das tartarugas softshell dobram a atividade dos Zs no desenvolvimento embrionário inicial, o que corrige o desequilíbrio de expressão em fêmeas ZW (duas vezes a expressão de Z agora corresponde à expressão autossômica). Mas essa mesma resposta cria um desequilíbrio nos homens (a expressão Z agora duplica a expressão autossômica). Em estágios embrionários posteriores, a expressão de Z masculino diminui, e esse efeito é mais pronunciado em temperaturas mais frias do que em temperaturas de incubação mais quentes, de acordo com o estudo. Valenzuela disse que o novo estudo é provavelmente o primeiro a mostrar que a temperatura pode afetar o SCDC não apenas em tartarugas, ou em animais, mas tão amplamente quanto em eucariotos, ou organismos nos quais o material genético está contido no núcleo de uma célula. As espécies eucarióticas incluem uma grande variedade de organismos, incluindo animais, plantas e fungos.

 

.
.

Leia mais a seguir