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Os genes são ativados no embrião humano desde o início
A atividade recém-descoberta começa no estágio de uma célula - muito mais cedo do que se pensava anteriormente - prometendo mudar a maneira como pensamos sobre nossas origens de desenvolvimento.
Por University of Bath - 22/12/2021


Embrião de uma célula de camundongo mostrando dois pró-núcleos: a versão humana é semelhante, e sua preparação para o desenvolvimento futuro permanece um mistério. Crédito: Perry Lab, University of Bath

A descoberta de que alguns genes estão ativos desde o início desafia a visão dos livros didáticos de que os genes não se tornam ativos em embriões humanos até que sejam compostos de quatro a oito células, dois ou três dias após a fertilização.

A atividade recém-descoberta começa no estágio de uma célula - muito mais cedo do que se pensava anteriormente - prometendo mudar a maneira como pensamos sobre nossas origens de desenvolvimento.

A pesquisa, publicada hoje na Cell Stem Cell , foi coliderada pelo Professor Tony Perry da Universidade de Bath, Dr. Giles Yeo da Universidade de Cambridge e Dr. Matthew VerMilyea da Ovation Fertility, EUA.

Usando um método chamado sequenciamento de RNA, a equipe aplicou uma análise de precisão a óvulos humanos individuais e embriões de uma célula para fazer um inventário detalhado de produtos reveladores da atividade do gene, chamados de transcrições de RNA. Ele revelou que centenas de genes despertam em embriões humanos de uma célula. Como a atividade do gene começa pequena, as técnicas anteriores não eram sensíveis o suficiente para detectá-la. Mas o sequenciamento de RNA de última geração usado neste estudo foi capaz de revelar até mesmo pequenas mudanças.

"Esta é a primeira boa olhada no início de um processo biológico pelo qual todos nós passamos - o trânsito através do estágio de embrião de uma célula", disse o professor Perry, do Departamento de Biologia e Bioquímica de Bath. "Sem o despertar do genoma, o desenvolvimento falha, por isso é um passo fundamental."

A equipe descobriu que muitos genes ativados em embriões de uma célula permanecem ligados até o estágio de quatro a oito células, quando então são desligados.

"Parece que há uma espécie de mudança genética nos embriões iniciais: o primeiro turno começa logo após a fertilização, em embriões de uma célula, e um segundo turno assume o estágio de oito células", disse o professor Perry.

O que o despertar do genoma humano nos diz

No momento da fertilização humana, os genomas do espermatozoide e do óvulo - a coleção de todos os seus genes - são inativos: o espermatozoide e o óvulo dependem de transcrições produzidas quando estavam sendo formados para instruções que regulam suas características.

As transcrições fornecem instruções essenciais em todas as células, e as células embrionárias não são exceção. Isso significa que é essencial que os genomas dos pais (espermatozoide e óvulo) despertem no novo embrião. Mas quando e como isso acontece?

Compreender o processo de despertar do genoma é importante: é uma peça-chave do quebra-cabeça do desenvolvimento que promete uma melhor compreensão da doença, herança e infertilidade. Os cientistas descobriram alguns genes ativados que poderiam desempenhar papéis nos embriões iniciais, mas os papéis de outros eram desconhecidos e poderiam apontar para eventos embrionários que ainda não entendemos.

As descobertas da equipe também mostram como os genes são ativados. "Embora se acredite que o gatilho para a ativação venha do óvulo, não se sabe como; agora sabemos quais genes estão envolvidos, podemos localizar seus endereços e usar técnicas moleculares para descobrir", disse o professor Perry.

A ligação com o câncer

Notavelmente, os candidatos que podem desencadear a ativação do gene incluem fatores geralmente associados ao câncer, como alguns oncogenes bem conhecidos. Isso levou os pesquisadores a especular que o papel natural e saudável de fatores que se comportam mal no câncer é o de despertar genes em embriões unicelulares. Se isso se provar correto, as descobertas da equipe podem iluminar os eventos que iniciam o câncer, fornecendo novas oportunidades de diagnóstico e prevenção.

As descobertas também têm implicações clínicas para a herança de características adquiridas, como a obesidade: os pais que ganham peso parecem transmitir a característica aos filhos. Não se sabe como essas características adquiridas são transmitidas, mas alterar a ativação do gene após a fertilização é um mecanismo possível.

Como o Dr. Yeo, da Unidade de Doenças Metabólicas do Conselho de Pesquisa Médica de Cambridge, sugere: "Se for verdade, devemos ser capazes de ver essa assinatura alterada de ativação do gene no estágio de uma célula".

A equipe também examinou embriões de uma célula doentios que não se desenvolvem e descobriu que muitos de seus genes não são ativados. Embriões anormais têm sido usados ​​para avaliar métodos de edição do genoma hereditário humano, mas as novas descobertas sugerem que eles podem ser inadequados como um sistema de teste confiável.

 

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