Seu DNA contanãm o projeto para construir seu corpo, mas éum documento vivo: ajustes no design podem ser feitos por marcas epigenanãticas.

Marcas epigenanãticas são modificações nas bases de DNA que não alteram o ca³digo genanãtico subjacente, mas "escrevem" informações extras sobre ele que podem ser herdadas junto com seu genoma. Marcas epigenanãticas geralmente regulam a expressão gaªnica osativam ou desativam os genes osparticularmente durante o desenvolvimento inicial ou quando seu corpo estãosob estresse. Eles também podem suprimir "genes saltadores" - elementos transpona­veis que ameaa§am a integridade do seu genoma.

Em humanos e outros eucariotos, duas marcas epigenanãticas principais são conhecidas. Uma equipe do Laborata³rio Biola³gico Marinho (MBL) descobriu uma terceira e nova marca epigenanãtica osuma anteriormente conhecida apenas em bactanãrias osem rota­feros bdela³ides, pequenos animais de águadoce. Esta descoberta fundamental e surpreendente érelatada esta semana na Nature Communications .

“Descobrimos em 2008 que os rota­feros bdela³ides são muito bons em capturar genes estranhos”, disse a autora saªnior Irina Arkhipova, cientista saªnior do Josephine Bay Paul Center do MBL. “O que descobrimos aqui éque os rota­feros, cerca de 60 milhões de anos atrás, capturaram acidentalmente um gene bacteriano que lhes permitiu introduzir uma nova marca epigenanãtica que não existia antes”. Esta éa primeira vez que um gene transferido horizontalmente mostrou remodelar o sistema regulador de genes em um eucarioto.

"Isso émuito incomum e não foi relatado anteriormente", disse Arkhipova. "Acredita-se que os genes transferidos horizontalmente sejam preferencialmente genes operacionais, não genes reguladores. a‰ difa­cil imaginar como um aºnico gene transferido horizontalmente formaria um novo sistema regulador, porque os sistemas reguladores existentes já são muito complicados".

"a‰ quase inacredita¡vel", disse a co-primeira autora Irina Yushenova, cientista pesquisadora do laboratório de Arkhipova. "Apenas tente imaginar, em algum lugar no tempo, um pedaço de DNA bacteriano se fundiu a um pedaço de DNA eucaria³tico. Ambos se juntaram no genoma do rota­fero e formaram uma enzima funcional. Isso não étão fa¡cil de entender. fazer, mesmo no laboratório, e aconteceu naturalmente. E então essa enzima composta criou esse sistema regulador incra­vel, e os rota­feros bdela³ides foram capazes de comea§ar a usa¡-lo para controlar todos esses transposons saltitantes. a‰ como ma¡gica."

"Vocaª não quer transposons pulando em seu genoma", disse o primeiro autor Fernando Rodriguez, também pesquisador do laboratório de Arkhipova. "Eles va£o baguna§ar as coisas, então vocêquer mantaª-los sob controle. E o sistema epigenanãtico para conseguir isso édiferente em diferentes animais. Nesse caso, uma transferaªncia horizontal de genes de bactanãrias para rota­feros bdela³ides criou um novo sistema epigenanãtico em animais que não foi descrito antes."

“Os rota­feros bdela³ides, especialmente, precisam manter seus transposons sob controle porque se reproduzem principalmente assexuadamente”, disse Arkhipova. "As linhagens assexuadas tem menos meios para suprimir a proliferação de transposons deletanãrios, portanto, adicionar uma camada extra de proteção pode evitar um colapso mutacional. De fato, o conteaºdo de transposons émuito menor em bdelloides do que em eucariotos sexuais que não tem essa camada epigenanãtica extra em seu sistema de defesa do genoma."

Nas duas marcas epigenanãticas previamente conhecidas em eucariotos, um grupo metila éadicionado a uma base de DNA, seja citosina ou adenina. A marca recanãm-descoberta da equipe também éuma modificação da citosina, mas com um posicionamento bacteriano distinto do grupo metil - essencialmente recapitulando eventos evolutivos de mais de dois bilhaµes de anos atrás, quando as marcas epigenanãticas convencionais em eucariotos iniciais surgiram.

Os rota­feros Bdelloids são animais extremamente resistentes, como os laboratórios Arkhipova e David Mark Welch do MBL descobriram ao longo dos anos. Eles podem secar completamente (desidratar) por semanas ou meses e depois voltar a  vida quando a águaestiver dispona­vel. Durante suas fases de dessecação, seu DNA se divide em muitos pedaço s. "Quando eles reidratam ou tornam suas extremidades de DNA acessa­veis, isso pode ser uma oportunidade para que fragmentos de DNA estranhos de bactanãrias, fungos ou microalgas ingeridos sejam transferidos para o genoma dos rota­feros", disse Arkhipova. Cerca de 10 por cento do genoma rota­fero vem de fontes não-metazoa¡rias, eles descobriram.

Ainda assim, o laboratório Arkhipova ficou surpreso ao encontrar um gene no genoma do rota­fero que se assemelhava a uma metiltransferase bacteriana (uma metiltransferase catalisa a transferaªncia de um grupo metil para o DNA). "Na³s levantamos a hipa³tese de que esse gene conferiu essa nova função de suprimir transposons, e passamos os últimos seis anos provando que, de fato, ele faz", disse Arkhipova.

a‰ muito cedo para saber quais podem ser as implicações da descoberta desse novo sistema epigenanãtico em rota­feros. "Uma boa comparação éo sistema CRISPR-Cas em bactanãrias, que começou como uma descoberta de pesquisa ba¡sica. Agora o CRISPR-Cas9 éusado em todos os lugares como uma ferramenta para edição de genes em outros organismos", disse Rodriguez. "Este éum sistema novo. Tera¡ aplicações, implicações para pesquisas futuras? a‰ difa­cil dizer."

Essas descobertas abrem as portas para novas ferramentas e direções de pesquisa para investigar a função e a resiliencia do genoma neste sistema rota­fero. No futuro, tal conhecimento podera¡ ser aplicado de forma criativa para impactar a sociedade durante este período de rápidasmudanças ambientais.