Estudo ainda sem revisão por pares sugere que um resquício viral ajudou a separar o desenvolvimento cerebral de chimpanzés e humanos.
Em organoides cerebrais de chimpanzé cultivados em laboratório, um gene que fica intensamente ativo em tecido neural humano simplesmente não funciona. O motivo, segundo um preprint divulgado em dezembro no bioRxiv, é um pedaço de DNA viral herdado de uma infecção antiga, que interrompe o gene LINC00662 e o mantém desligado. Os autores são ligados à Universidade de Lund, na Suécia, e o trabalho ainda não passou por revisão por pares.
O estudo sugere que esse tipo de herança viral pode ter contribuído para diferenciar o desenvolvimento cerebral de chimpanzés e de humanos, mesmo com repertórios de genes codificadores de proteínas muito parecidos.
O vírus que está só no genoma do chimpanzé
O resquício se chama Pan troglodytes endogenous retrovirus 1, ou PTERV1. Ele aparece no genoma de chimpanzés, mas não no humano. A equipe contou cerca de 158 cópias dele espalhadas pelo DNA dos chimpanzés.
Todas essas inserções estão fixadas na linhagem germinativa, ou seja, passam de uma geração para a outra. Sequenciamento de leitura longa mostrou que todas são silenciadas por metilação, um dos mecanismos que o genoma usa para segurar elementos virais.
O PTERV1 foi descoberto em 2005. Segundo a pesquisadora Patricia Gerdes, do laboratório de Johan Jakobsson, o estudo só foi viável agora, com os avanços no sequenciamento de leitura longa e nos organoides cerebrais. Ela levou dois anos ajustando o protocolo, e os organoides de chimpanzé ainda exigem refinamento.
Como a equipe chegou ao gene silenciado
Os pesquisadores compararam organoides humanos e de chimpanzé com 15 dias de desenvolvimento, fase em que as duas espécies têm características semelhantes. Segundo Jakobsson, professor de neurogenética molecular em Lund, essa é a idade adequada para a comparação.
Ao todo, 46 genes ficam perto de uma inserção de PTERV1. Onze deles mostraram padrão de expressão um pouco diferente entre as espécies. O contraste mais forte apareceu no gene de um RNA longo não codificante, o LINC00662, totalmente silenciado nos chimpanzés e fortemente expresso nos organoides humanos.
A sequência do gene, no cromossomo 19, é interrompida pela inserção viral nos chimpanzés. Quando a equipe removeu esse trecho com CRISPR-Cas9 em células-tronco pluripotentes induzidas de chimpanzé, o gene passou a ser expresso.
Segundo Gerdes, pesquisadores já suspeitavam havia tempo que a metilação, além de conter vírus, também pode desligar genes do hospedeiro.
O que o LINC00662 faz no cérebro humano
Em humanos, a expressão do LINC00662 cresce ao longo do desenvolvimento neural e atinge o pico entre 10 e 12 semanas após a concepção, segundo dados de 2023 do grupo de Jakobsson.
No novo trabalho, o RNA se liga a proteínas envolvidas no alongamento de axônios e no desenvolvimento de neurônios em células progenitoras do prosencéfalo humano. Ao silenciar o gene com CRISPR em organoides humanos de 30 dias, a expressão de genes ligados à formação de axônios e dendritos diminuiu.
O resultado indica um papel do LINC00662 no desenvolvimento neuronal, mas ainda não mostra que a diferença entre as espécies seja explicada por ele.
Uma infecção de cerca de 5 milhões de anos
Segundo Jakobsson, o PTERV1 provavelmente entrou no genoma quando o vírus infectou o último ancestral comum de chimpanzés e bonobos, há quase 5 milhões de anos. Ele também está em macacos do gênero Macaca e em gorilas, possivelmente por infecções separadas.
Os humanos escaparam. Segundo Emily Casanova, professora da Faculdade de Medicina da Universidade de Saint Louis, que não participou do estudo, isso pode ter ocorrido porque os ancestrais humanos estavam geograficamente separados de onde o vírus era mais ativo. Outra possibilidade, diz ela, é que tenham barrado a infecção.
Casanova lembra que é raro um retrovírus se inserir com sucesso na linhagem germinativa. Quando isso ocorre, o hospedeiro tende a silenciar o material ou a aproveitá-lo. Um exemplo de aproveitamento é o gene ARC, ligado à memória de longo prazo em tetrápodes e moscas, que surgiu de entradas retrovirais independentes nas duas linhagens.
O que dizem os cientistas que não participaram
Jason Shepherd, professor de neurobiologia da Universidade de Utah, afirma que o resultado ajuda a explicar por que humanos são “different from chimpanzees when we almost have exactly the same gene repertoire”, ao menos quanto aos genes codificadores de proteínas. Para ele, em vez de simples mutações, “here you’ve got these external environmental factors that can ultimately influence the evolution of organisms”.
Welkin Johnson, professor de biologia do Boston College, vê o trabalho como parte do reconhecimento crescente do papel dos retrovírus endógenos na evolução e no desenvolvimento. Ele faz uma ressalva: “I’m not sure I know of another compelling case that involves humans and chimps.”
Jonathan Stoye, do Francis Crick Institute, destaca que o estudo mostra o valor de investigar RNAs longos não codificantes e outras regiões não codificantes, ainda pouco estudadas, em organoides de espécies próximas.
O que isso tem a ver com a Amazônia
A região abriga primatas não humanos de dezenas de espécies, como macacos-aranha, guaribas e saguis. O material da pesquisa não trata de nenhum deles, mas o método mostra um caminho: comparar organoides de espécies aparentadas para investigar a evolução do cérebro. Se o PTERV1 vai além de chimpanzés e gorilas, o estudo não diz, e não há dado sobre primatas amazônicos.
O que falta descobrir
Segundo Casanova, o modo como o PTERV1 e outros retrovírus endógenos regulam genes e influenciam a evolução do cérebro de primatas continua pouco explorado.
O próximo passo apontado por Shepherd é entender o que o LINC00662 faz no tecido neural humano em desenvolvimento. Ele reconhece que é difícil, por se tratar de um transcrito específico de humanos, mas cita alternativas, como modelos de camundongos humanizados. Enquanto o preprint não passar por revisão por pares, as conclusões seguem preliminares.
O texto completo está disponível no preprint publicado no bioRxiv.
Com informações de The Transmitter.
Guitarrista do Guns N' Roses vira nome de cobra: espécie nova da Nova Guiné foi batizada de Lielaphis slashi, em homenagem a Slash2
França, Colômbia e Finlândia lideram esforço para redirecionar cerca de R$ 2,7 trilhões anuais de subsídios que destroem a biodiversidade3
Astronautas da Artemis II veem tons de amarelo, verde e marrom na Lua em sobrevoo de quase 7 horas, e relatório da NASA de 130 páginas registra tudo4
Peixe-zebra corta a nadadeira, ativa um pulso breve de sinal na ponta e usa gradientes de Erk para voltar ao tamanho original5
Por que astronautas sofrem de prisão de ventre no espaço: exame de sangue de 52 tripulantes mostra que o intestino muda poucas semanas depois da decolagemGostou desta reportagem?
Marque Revista Amazônia como fonte preferencial e veja mais conteúdo nosso no Google.
Você precisa fazer login para comentar.