Alguns animais são capazes de coisas surpreendentes quando se trata de regeneração. Se você cortar a pata da salamandra, ela crescerá novamente. Sentindo-se ameaçadas, as lagartixas soltam suas caudas para distrair o predador e depois as cultivam novamente.
Em outros animais, o processo de regeneração vai ainda mais longe. Planaria, água-viva e anêmonas-do-mar podem reparar seus corpos sendo cortados em pedaços.
Um grupo de cientistas liderado por Mansi Srivastava, professor do Departamento de Biologia Evolutiva da Universidade de Harvard, lança luz sobre como os animais fazem isso e, ao longo do caminho, estuda uma série de trocas de DNA que parecem controlar os genes para a regeneração completa do corpo.
Usando os
turbelários intestinais de
Hofstenia miamia , Srivastava e Andrew Gerke, um pós-doutorado que trabalha em seu laboratório, eles encontraram um pedaço de DNA não codificante que controla a ativação do gene mestre da resposta precoce ao crescimento (EGR). Sendo ativo, o EGR controla muitos processos, "ativando" e "desativando" outros genes.
"Descobrimos", diz Gercke, "que esse gene mestre ativa genes que são 'ativados' durante a regeneração". Acontece que as regiões não codificantes do DNA “ordenam” que as regiões codificadoras sejam ativadas ou desativadas e, portanto, seria correto chamá-las de “comutadores”. ”
Para que esse processo funcione, o DNA nas células de
Hofstenia miamia , geralmente dobradas de maneira compacta e bem apertada, deve mudar sua estrutura, disponibilizando novos locais para ativação.
Segundo Gercke, muitas dessas seções do genoma muito compactadas, devido à presença de comutadores reguladores que ativam ou desativam genes, tornam-se fisicamente mais abertas. Conforme indicado na publicação, o genoma é muito dinâmico e muda durante a regeneração, à medida que diferentes partes dele se abrem e fecham.
Para entender a natureza dinâmica do genoma de
Hofstenia miamia , Gerka e Srivastava tiveram que sequenciá-lo primeiro, o que por si só não é fácil.
"Uma parte significativa do trabalho é dedicada a isso", diz Srivastava. - Decodificamos o genoma dessa espécie, e isso é importante, porque é o primeiro genoma decodificado por esse tipo de organismo. Até agora, não havia uma sequência completa do genoma. ”
Ela também apontou que a
turbelária intestinal de
Hofstenia miamia é um novo modelo para o estudo da regeneração.
"Trabalhos anteriores envolvendo outras espécies nos ajudaram a aprender muito sobre regeneração", diz Srivastava, "mas há razões para trabalhar com esses novos organismos". Um deles é que
Hofstenia miamia ocupa uma importante posição filogenética. A maneira como eles se relacionam com outros animais permite que os cientistas façam uma série de declarações sobre a evolução. A segunda razão para o interesse na Hofstenia miamia, diz Srivastava, é que eles são ótimos para ratos de laboratório. "Eu os colecionei há vários anos durante meus estudos de pós-doutorado nas Bermudas em campo, e desde que os trouxemos para o laboratório, eles provaram ser muito mais adequados para o trabalho do que outros organismos".
Trabalhando com
Hofstenia miamia , os cientistas conseguiram demonstrar a natureza dinâmica do genoma durante a regeneração - Gerka conseguiu detectar 18.000 regiões do genoma que sofreram alterações. Segundo Srivastav, no decorrer deste trabalho, eles obtiveram resultados verdadeiramente significativos. Ela mostrou que o EGR atua como um "interruptor" para a regeneração - quando é "ativado", outros processos são iniciados, mas nada acontece sem ele.
“Conseguimos reduzir a atividade desse gene e descobrimos que, se você não tem EGR, nada acontece. Os animais simplesmente não podem se regenerar. Todos os genes a jusante não são ativados, por causa disso, outros "interruptores" não funcionam e, figurativamente falando, toda a casa está mergulhada na escuridão ".
Ao descobrir novos dados sobre como o processo funciona em worms, o trabalho também ajuda a entender por que não funciona em humanos. "Parece que o gene mestre do EGR e os genes a jusante que" ligam e desligam "também estão presentes em outras espécies, incluindo os humanos", diz Gercke.
“Tínhamos uma razão para nomear esse gene
Hofstenia miamia - EGR. Quando você olha para sua sequência, ela se parece com a de um gene que foi previamente estudado em humanos e outros animais, diz Srivastava. "Se você colocar células humanas em uma placa de Petri e forçá-las, não importa se mecânicas ou tóxicas, elas começarão a expressar EGR."
A questão, segundo Srivastav, é: "Se nós, humanos, somos capazes de" ligar "o EGR, e não apenas" ligar ", mas" ligar "exatamente quando nossas células estão danificadas, por que não nos regeneramos?" Uma resposta possível: se o EGR for um "interruptor", a "fiação" poderá ser outra coisa. O que o EGR "liga" nas células humanas pode diferir do que "liga" na
Hofstenia miamia . Graças ao trabalho de Andrew Gercke, um caminho foi descoberto para chegar a essa "fiação". Os cientistas querem descobrir quais são essas conexões e depois aplicá-las a outros animais, incluindo os vertebrados com sua regeneração limitada.
No futuro, Srivastava e Gerke esperam descobrir se os "comutadores" genéticos que são ativados durante a regeneração são os mesmos que funcionam durante o crescimento e o desenvolvimento. Os cientistas também planejam continuar trabalhando em uma melhor compreensão da natureza dinâmica do genoma.
"Agora sabemos que esses" comutadores "são necessários para fins de regeneração, examinamos quais" comutadores "estão envolvidos no processo de desenvolvimento e se são iguais, diz Srivastava. "Esses são os mesmos mecanismos que funcionam no processo de desenvolvimento, ou algum outro?"
O grupo também está trabalhando para entender as maneiras exatas pelas quais o EGR e outros genes ativam o processo de regeneração tanto na
Hofstenia miamia quanto em outras espécies. Segundo os cientistas, este estudo é importante para a compreensão não apenas deste site em particular, mas de todo o genoma como um todo - partes não-codificantes e codificantes do DNA.
"Apenas 2% do genoma é produzido por proteínas", diz Gercke. - Queremos saber o que os outros 98% do genoma estão fazendo durante a regeneração completa do corpo? Sabe-se que é nas áreas do DNA não codificante que ocorrem muitas mudanças que provocam doenças ... mas a importância do DNA não codificante em processos como a regeneração completa é subestimada ".
“Acho que isso é apenas a ponta do iceberg. Estudamos alguns dos "comutadores", mas há outras questões sobre como o genoma se comporta em uma escala mais ampla, não apenas como suas peças "abrem" e "fecham". Tudo isso é importante no processo de "ligar" e "desligar" os genes, acredito que existem vários níveis de regulação aqui ".
“Quando você olha para o mundo natural, surge a pergunta natural: se a lagartixa pode fazer isso, por que não posso? - diz Srivastava. - Existem muitas espécies que podem se regenerar e outras que não, mas se compararmos os genomas de todos os animais - a maioria dos genes que temos estão na
Hofstenia miamia . Acreditamos que a resposta provável a essa pergunta não estará relacionada à descoberta de genes específicos, mas à maneira como eles estão relacionados entre si, e você pode obter a resposta apenas decifrando o genoma. ”
Traduzido por Irina Abramidze , Voluntários do SENS