O ADN viral antigo caracteriza o desenvolvimento embrionário inicial
Reativação de elementos virais primordiais em embriões
Mais de metade do nosso genoma é constituído por milhares de restos de ADN viral antigo, conhecidos como elementos transponíveis, que se encontram amplamente distribuídos pela árvore evolutiva da vida. Outrora rotulados como o "lado negro" do genoma, os investigadores da Helmholtz Munich e da Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) descobriram agora o seu papel crucial no desenvolvimento embrionário precoce.
Perguntas sem resposta sobre o papel do ADN viral antigo
Os elementos transponíveis, restos de ADN viral antigo, são reactivados nas primeiras horas e dias após a fertilização. Durante esta fase dinâmica do desenvolvimento inicial, as células embrionárias mostram uma plasticidade notável. No entanto, os mecanismos moleculares e os factores que controlam esta plasticidade ainda não são totalmente compreendidos. Estudos efectuados em modelos de ratinhos sugerem que os elementos transponíveis desempenham um papel central na plasticidade celular. No entanto, continua a não ser claro se esta é uma propriedade universal de todas as espécies de mamíferos. Além disso, as diversas origens evolutivas destes restos virais levantam outras questões sobre a sua conservação nos genomas dos mamíferos. A compreensão dos mecanismos que controlam a ativação dos elementos transponíveis é crucial para os avanços na medicina reprodutiva e para uma compreensão mais profunda da regulação do genoma.
Reativação de elementos virais primordiais em embriões
Maria-Elena Torres-Padilla, da Helmholtz Munich e da LMU, investigou estas sequências de ADN antigas utilizando um método recentemente desenvolvido para analisar a sua transcrição. Os investigadores criaram um atlas de um único embrião, comparando embriões de diferentes espécies de mamíferos - incluindo ratos, vacas, porcos, coelhos e o primata não humano macaco rhesus. Os resultados foram surpreendentes: descobriram que elementos virais muito antigos, anteriormente considerados inactivos, são reactivados em embriões de mamíferos. Para além disso, foi demonstrado que cada espécie estudada expressa diferentes tipos destes elementos.
Novas abordagens para a manipulação de genes e a investigação sobre a plasticidade celular
Estas descobertas mostram que a ativação de elementos transponíveis é evolutivamente conservada. A identificação de elementos específicos abre possibilidades fascinantes de manipular milhares de genes simultaneamente nas células. "Esta abordagem oferece uma forma inovadora de influenciar o destino das células, por exemplo, controlando a diferenciação das células estaminais, o que normalmente requer a manipulação simultânea de centenas de genes", explica a Dra. Marlies Oomen, coautora do estudo. "O nosso trabalho realça como é essencial compreender os princípios reguladores subjacentes aos elementos transponíveis".
O Prof. Torres-Padilla acrescenta: "A nossa investigação mostra que a ativação de elementos transponíveis é uma caraterística das primeiras fases embrionárias de várias espécies de mamíferos. Esta descoberta é significativa porque as células nesta fase inicial têm a capacidade de se diferenciar em todos os tipos de células do corpo. Ao compreender como estas células regulam elementos virais antigos, obtemos conhecimentos valiosos sobre os mecanismos da plasticidade celular. O nosso estudo constitui a base para futuras investigações sobre elementos reguladores específicos, com implicações de grande alcance para a saúde, a doença e a influência nos processos celulares".
Conjunto único de dados sobre o desenvolvimento inicial de diferentes espécies de mamíferos
Para além de desenvolver uma nova metodologia para a investigação de células individuais e embriões, o estudo produziu um conjunto de dados único. O desenvolvimento embrionário precoce é um processo altamente dinâmico de grande interesse científico. No entanto, a maioria dos estudos centra-se numa única espécie, geralmente ratos ou seres humanos. Este estudo adoptou uma abordagem evolutiva e comparou várias espécies de mamíferos, identificando vias reguladoras fundamentais que são partilhadas por todas as espécies. Os resultados biológicos desta investigação, combinados com o conjunto de dados abrangente, constituem um recurso valioso para os investigadores em biologia do desenvolvimento e da reprodução.
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Publicação original
Marlies E. Oomen, Diego Rodriguez-Terrones, Mayuko Kurome, Valeri Zakhartchenko, Lorenza Mottes, Kilian Simmet, Camille Noll, Tsunetoshi Nakatani, Carlos Michel Mourra-Diaz, Irene Aksoy, Pierre Savatier, Jonathan Göke, Eckhard Wolf, Henrik Kaessmann, Maria-Elena Torres-Padilla; "An atlas of transcription initiation reveals regulatory principles of gene and transposable element expression in early mammalian development"; Cell
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