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O estudo encontra genes transposon-derivados novos relativos ao autismo

A falta de alguns genes no conjunto de BEC/TCEAL poderia ser relacionada a algumas alterações associadas com a desordem do espectro do autismo, de acordo com um estudo pré-clínico publicado na biologia do genoma do jornal, e conduzido pelo professor Jordi García Fernàndez, da faculdade da biologia e do instituto da biomedicina da universidade de Barcelona (IBUB), e de pesquisador Jaime Carvajal, do centro andaluz para a biologia desenvolvente - Universidade Pablo de Olavide (CSIC-UPO).

O estudo analisado transposon-derivou os genes que são envolvidos em funções complexas neurais e que não têm sido estudados antes dentro do contexto da desordem do espectro do autismo e de outras doenças neurológicas. O estudo, realizado com modelos animais, descreve alguns mecanismos moleculars que estão determinando na revelação do neocortex nos seres humanos e em outros mamíferos placental.

Entre os autores do estudo são os peritos do UB Enrique Navas, Bru Cormand, gema Marfany, Serena Mirra, Noelia Fernández-Castillo, éster Antón e Carlos Herrera (também membros de IBUB, EL IRSJD e EL CIBERER), e Eduardo Soriano e Fausto Ulloa (IBUB-CIBERNED-ICREA). O estudo igualmente conta na participação das equipes da universidade Pablo de Olavide, o centro para o regulamento Genomic (CRG), universidade de Pompeu Fabra, a universidade de Múrcia, a estação zoológico Anton Dohrn em Nápoles (Itália) e em universidade de Charles (República Checa).

Domesticação de Transposon: como podem os genes funcionais novos originar?

O conjunto de BEX/TCEAL é uma família genic de 14 genes que não seja estudada muito, e é ficada situada no cromossoma X. Esta família genic codifica proteínas pequenas dos proteinas do cubo (conectados com muitas outras proteínas), que mudam sua configuração de acordo com o contexto molecular em que estão.

O artigo indica que o grupo genic BEX/TCEAL resultou de um processo conhecido como a domesticação molecular do transposon (os elementos móveis genéticos que podem ser colocados em áreas diferentes do genoma). Com este processo, um gen não-funcional do transposon pode transformar-se um elemento activo novo do genoma (transposon domesticado) que se torna similarmente aos outros genes.

Transposons é considerado como uma fonte de inovação e de adaptação evolucionárias em seres humanos.

Estes são os componentes genéticos que não têm nenhuma função ou são prejudiciais ao genoma do anfitrião. Contudo, no caso do conjunto de BEX/TCEAL, estes foram domesticados pela maquinaria molecular do antepassado de mamíferos placental. Isto é, transformaram-se genes novos!”

Professor Jordi García-Fernández, director do departamento da genética, da microbiologia e das estatísticas do UB e da cabeça do grupo de investigação na evolução e na revelação (Evo-Devo)

Durante o processo evolucionário, os transposons podem perder sua capacidade para saltar “devido às mutações novas, que se juntam aos efeitos vizinhos das regiões do regulador onde estão, e para transformar estes elementos móveis nos genes novos que não têm aparecido antes durante a evolução”, pesquisador Enrique Navas-Pérez das notas (UB-IBUB), primeiro autor do artigo.

De acordo com o pesquisador Jaime J. Carvajal, vício-reitor de CABD e cabeça do grupo de investigação na embriologia molecular, “tais eventos podem ter uma grande importancia ao ajustar características originais dos mamíferos. Nós estamos olhando a função de uma série de genes que podem ter contribuído ao estabelecimento de propriedades específicas do cérebro de mamíferos placental”.

Genes relativos à desordem do espectro do autismo

O estudo indica que o gene BEX3 - um elemento no conjunto de BEX/TCEAL, joga um papel decisivo no trajecto do m-TOR, em um trajecto metabólico relativo à proliferação e à diferenciação em muitos tecidos, e especialmente naqueles no sistema nervoso. Em outros estudos, outros genes do conjunto foram relacionados aos neurotrophins (moléculas que regulam a proliferação neural no sistema nervoso embrionário) e ao p75, um receptor envolvido na morte neuronal.

As conclusões mostram que o gen BEX3 - e provavelmente outros elementos no complexo de BEX/TCEA poderiam ser implicados em diversos aspectos da desordem do espectro do autismo e de outros empregos neurológicos. Conseqüentemente, os ratos que foram afectados pela falta de um destes genes, mostrado alterações no comportamento quais são relacionados à desordem do espectro do autismo, independentemente de mostrar algumas mudanças anatômicas e esqueletais. Os “ratos sem o gene BEX3 são anti-sociais, e não interagem com outros ratos”, o pesquisador Ángel Carrión das notas, do departamento das neurociência de UPO.

“Estes são genes novos, derivados dos transposons, que são envolvidos em funções neurais complexas e que não foram estudados até aqui dentro do contexto da desordem do espectro do autismo e de outras patologias neurológicas”, notam os pesquisadores.

“Apesar de ser novos em termos evolucionários, podiam integrar nos trajectos biológicos estabelecidos, tornando-se essenciais para o funcionamento direito do animal”, de notas Cristina Vicente-García, co-autor do artigo junto com Enrique Navas-Pérez e Serena Mirra.

Os autores revelam o nível de expressão destes genes nos indivíduos com espectro do autismo são baixos. Em conseqüência, os pesquisadores observaram uma vasta gama de manifestações em modelos do laboratório, em particular, do autismo aos comportamentos obrigatórios.

Um processo decisivo na evolução de mamíferos placental

Somente alguns genes em mamíferos placental são sabidos - e especificamente, nenhuns conjuntos do gene que se derivam da domesticação molecular dos transposons. Por exemplo, aqueles associaram com as proteínas RAG1/2, que são elementos chaves do sistema imunitário adaptável de animais vertebrados, ou os syncytines, que permitiram a revelação da placenta complexa. “Conseqüentemente, nós pensamos que a domesticação destes transposons era um processo importante na revelação do neocortex no grupo de mamíferos placental, a que nós pertencemos.

Conseqüentemente, o efeito que gerou o conjunto de BEX/TCEAL no genoma ancestral condicionou a revelação do cérebro de mamíferos placental”, nota os pesquisadores.

“Há ainda 14 genes novos a estudar - que não foram estudados praticamente até now-, que pode ser envolvido na formação do cérebro complexo e de diversas manifestações do espectro do autismo. Também, o sistema vírus-transposons-imune da relação é muito intrigante. Por exemplo, a composição de famílias do transposon do genoma do bastão é excepcional entre mamíferos, e os bastões são imunes a muitas infecções virais”, concluem Jordi García-Fernández.

Source:
Journal reference:

Navas-Pérez, E., et al. (2020) Characterization of an eutherian gene cluster generated after transposon domestication identifies Bex3 as relevant for advanced neurological functions. Genome Biology.  doi.org/10.1186/s13059-020-02172-3.