Saúde

Explorando os genes únicos por trás de nossos cérebros grandes


Um grupo de genes encontrado apenas em humanos e surgido em nossos ancestrais há 3 a 4 milhões de anos atrás pode ter impulsionado a evolução de nossos cérebros maiores.

Essa revelação – e o trabalho que levou a ela – é objeto de dois estudos agora relatados na revista Célula.

Um estudo foi liderado pela Universidade da Califórnia (UC) em Santa Cruz e o outro pela Université Libre de Bruxelles, na Bélgica.

As descobertas preenchem uma lacuna em nosso conhecimento sobre as mudanças que impulsionaram a evolução de nossos cérebros maiores e nos deram a capacidade de pensar e resolver problemas.

Os genes – chamados NOTCH2NL – pertencem a uma família muito antiga chamada Notch, que foi identificada pela primeira vez em moscas da fruta; eles receberam esse nome porque estavam ligados a falhas genéticas que fizeram com que as moscas tivessem asas entalhadas.

Os genes Notch remontam “centenas de milhões de anos” e “desempenham papéis importantes no desenvolvimento embrionário”, diz David Haussler, professor de engenharia biomolecular na UC Santa Cruz e co-autor sênior do primeiro estudo.

“Descobrir”, continua ele, “que os humanos têm um novo membro dessa família envolvido no desenvolvimento do cérebro é extremamente emocionante”.

Os pesquisadores descobriram que os genes NOTCH2NL somente para humanos parecem ter um papel fundamental no desenvolvimento do córtex humano, sede de habilidades cognitivas avançadas, como raciocínio e linguagem.

Os genes são fortemente expressos nas células-tronco neurais do córtex e atrasam sua maturação em tipos celulares específicos.

Esse atraso resulta no acúmulo de um conjunto maior de células-tronco, o que, por sua vez, leva à produção de mais neurônios ao longo do desenvolvimento do cérebro.

Os genes NOTCH2NL estão localizados em uma área do genoma humano – “o braço longo do cromossomo 1” – que tem sido associado a vários distúrbios do desenvolvimento neurológico, como autismo, microcefalia, macrocefalia e esquizofrenia.

Alguns dos distúrbios estão ligados à duplicação de grandes seções do DNA, e alguns estão relacionados a deleções. Eles são conhecidos por seu nome coletivo “síndromes de exclusão / duplicação 1q21.1”.

As proteínas codificadas pela família de genes Notch estão preocupadas com a sinalização dentro das células e também entre as células.

Muitos desses sinais direcionam o destino das células-tronco – por exemplo, se diferenciar em células cerebrais ou cardíacas – em muitas partes do corpo.

Os pesquisadores descobriram que os genes NOTCH2NL codificam proteínas que “melhoram” a sinalização de Notch.

“A sinalização de entalhe”, explica a coautora do estudo, Dr. Sofie R. Salama, cientista pesquisador em engenharia biomolecular da UC Santa Cruz, “já era conhecido por ser importante no desenvolvimento do sistema nervoso”.

“O NOTCH2NL parece amplificar a sinalização do Notch, o que leva ao aumento da proliferação de células-tronco neurais e ao atraso na maturação neural”, acrescenta ela.

No entanto, Salama ressalta que os genes são apenas parte de um processo muito maior que controla o desenvolvimento do córtex humano: eles não “agem no vácuo”.

Eles entraram em cena em um “momento provocador da evolução humana”. Ela e seus colegas também acharam interessante que os genes estejam associados a distúrbios do desenvolvimento.

Parece que os “erros de cópia de DNA” que ocorreram em nossos ancestrais que deram origem aos genes NOTCH2NL são de um tipo semelhante aos que deram origem a distúrbios neurológicos na síndrome de exclusão / duplicação 1q21.1.

Normalmente, os erros ocorrem em locais nos cromossomos que possuem longas seqüências de DNA que são “quase idênticas”.

“Esses longos segmentos de DNA quase idênticos podem confundir o mecanismo de replicação e causar instabilidade no genoma”, explica o professor Haussler.

Paradoxalmente, parece que o processo de duplicação de genes na região do cromossomo 1 que nos deu nossos cérebros maiores também pode ser responsável por nos tornar vulneráveis ​​à síndrome de exclusão / duplicação 1q21.1.

Usando ferramentas de seqüenciamento, os pesquisadores encontraram oito versões do NOTCH2NL nos humanos de hoje e suspeitam que há mais a descobrir.

Cada versão do NOTCH2NL varia um pouco no seqüenciamento de seu DNA, mas com que efeito ainda é um mistério.

Os genes mostraram diferenças sutis quando testados em células cultivadas em laboratório. No entanto, ainda há muito “trabalho a ser feito” para descobrir o que essas diferenças significam, diz o Dr. Salama.

Descobrimos que todos eles podem promover a sinalização Notch “.

Dr. Sofie R. Salama



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