O genoma humano é composto por 23 pares de cromossomos, os modelos biológicos que tornam os humanos... bom, humanos. Mas acontece que parte do nosso ADN — cerca de 8% — corresponde a resquícios de vírus antigos que se incorporaram no nosso código genético ao longo da evolução humana.
Esses vírus antigos residem em seções do nosso ADN chamadas elementos transponíveis, ou TEs, também conhecidos como "genes saltadores" devido à sua capacidade de se copiarem e colarem em todo o genoma. Os TEs, que representam quase metade do nosso material genético, já foram considerados ADN "lixo", sequências que parecem não cumprir qualquer função biológica. Agora, um novo estudo sustenta a hipótese de que esses antigos remanescentes virais desempenhem um papel fundamental nos estágios iniciais do desenvolvimento humano e podem ter tido implicações na nossa evolução.
Ao sequenciar TEs, uma equipa internacional de investigadores identificou padrões ocultos que podem ser cruciais para a regulação génica, o processo de ativar e desativar genes. As descobertas foram publicadas no passado dia 18 de julho na revista Science Advances.
“O nosso genoma foi sequenciado há muito tempo, mas a função de muitas das suas partes permanece desconhecida”, diz em comunicado o coautor do estudo, Fumitaka Inoue, professor associado de genómica funcional na Universidade de Quioto, no Japão. “Crê-se que os elementos transponíveis desempenhem papéis importantes na evolução do genoma, e espera-se que a sua importância se torne mais clara à medida que a investigação avança.”
Há muitos benefícios em estudar a forma como os TEs ativam a expressão génica. Isso pode ajudar os cientistas a entender o papel que as sequências desempenham na evolução humana, revelar possíveis ligações entre TEs e doenças humanas ou ensinar os investigadores a direcionar TEs funcionais na terapia génica, refere o investigador principal, Xun Chen, biólogo computacional do Instituto de Imunidade e Infecção de Xangai da Academia Chinesa de Ciências.
Com mais investigações, “esperamos descobrir como os TEs, particularmente os ERVs [retrovírus endógenos, ou ADN viral antigo] nos tornam humanos”, acrescenta Chen num e-mail.
ADN viral antigo incorporado
Quando os nossos antepassados primatas eram infetados por vírus, sequências de informação genética viral replicavam-se e inseriam-se em vários locais dos cromossomos do hospedeiro.
“Vírus antigos são eficazes em invadir os nossos genomas ancestrais e os seus remanescentes tornaram-se uma parte importante do nosso genoma", diz por email Lin He, biólogo molecular e professor titular da cátedra Thomas e Stacey Siebel na investigação com células-tronco na Universidade da Califórnia, Berkeley. "O nosso genoma desenvolveu inúmeros mecanismos para controlar esses vírus antigos e eliminar os seus potenciais efeitos prejudiciais.”
Na sua maioria, esses vírus antigos são inativos e não são motivo de preocupação, mas, nos últimos anos, pesquisas mostraram que alguns dos elementos transponíveis podem desempenhar papéis importantes em doenças humanas. Uma investigação de julho de 2024 explorou a possibilidade de silenciar certos TEs para tornar o tratamento do cancro mais eficaz.
“Ao longo da evolução, alguns vírus são degenerados ou eliminados, alguns têm a sua expressão amplamente reprimida no desenvolvimento e na fisiologia normais, e alguns são domesticados para servir ao genoma humano”, explica He, que não participou do novo estudo. “Embora sejam entendidos como exclusivamente nocivos, alguns vírus antigos podem tornar-se parte de nós, fornecendo matéria-prima para a inovação genómica.”
Mas, devido à sua natureza repetitiva, os elementos transponíveis são notoriamente difíceis de estudar e organizar. Embora as sequências TE sejam categorizadas em famílias e subfamílias com base na sua função e similaridade, muitas têm sido mal documentadas e classificadas, "o que poderia impactar significativamente as suas análises evolutivas e funcionais", ressalta Chen.
Impacto viral antigo no desenvolvimento e evolução humana
O novo estudo concentrou-se num grupo de sequências de TE chamadas MER11, encontradas em genomas de primatas. Utilizando um novo sistema de classificação e testando a atividade genética do ADN, os investigadores identificaram quatro subfamílias até então desconhecidas.
A sequência mais recentemente integrada, denominada MER11_G4, demonstrou ter uma forte capacidade de ativar a expressão génica em células-tronco humanas e células neurais em estágio inicial. A descoberta indica que essa subfamília de TE desempenha um papel no desenvolvimento humano inicial e "pode influenciar drasticamente a forma como os genes respondem a sinais de desenvolvimento ou estímulos ambientais", de acordo com um comunicado da Universidade de Quioto.
A pesquisa também sugere que as TEs virais desempenharam um papel na formação da evolução humana. Ao traçar a forma como o ADN mudou ao longo do tempo, os investigadores descobriram que a subfamília evoluiu de forma diferente dentro dos genomas de diferentes animais, contribuindo para a evolução biológica que resultou em humanos, chimpanzés e macacos.
"Compreender a evolução do nosso genoma é uma maneira de entender o que torna os humanos únicos", diz He. "Isto vai capacitar-nos com ferramentas para entender a biologia humana, as doenças genéticas humanas e a evolução humana."
Ainda não está claro exatamente como é que esses TEs foram implicados no processo evolutivo, indica Chen. Também é possível que outros TEs ainda não identificados tenham desempenhado papéis distintos no processo evolutivo dos primatas, adianta.
“O estudo oferece novas perceções e potenciais pontos de alavancagem para a compreensão do papel dos TEs na formação da evolução dos nossos genomas”, diz Steve Hoffmann, biólogo computacional do Instituto Leibniz sobre Envelhecimento em Jena, na Alemanha, que não participou na investigação. Esta também “ressalta o quanto ainda há a aprender com um tipo de ADN outrora difamado como um aproveitador molecular”, acrescenta num e-mail.
Hoffmann foi o investigador principal de um artigo científico que documentou, pela primeira vez, o mapa quase completo do genoma do tubarão-da-Groenlândia, o vertebrado com a vida mais longa do mundo, podendo sobreviver até cerca de 400 anos. O genoma do tubarão era composto por mais de 70% de genes saltadores, enquanto o genoma humano é composto por menos de 50%. Embora os genomas de primatas sejam diferentes dos de um tubarão, “o estudo fornece mais evidências do potencial impacto dos TEs na regulação do genoma”, o que representa “uma mensagem relevante para todos os investigadores de genoma”, diz Hoffmann.
Ao investigar como os genomas evoluíram, os pesquisadores podem determinar quais as sequências de ADN que permaneceram as mesmas, quais se perderam no tempo e quais surgiram mais recentemente.
“Ter essas sequências em consideração costuma ser crucial para entender, por exemplo, porque é que os humanos desenvolvem doenças que certos animais não desenvolvem”, indica Hoffmann. “Em última análise, uma compreensão mais profunda da regulação do genoma pode auxiliar na descoberta de novas terapias e intervenções.”
Taylor Nicioli é uma jornalista freelance baseada em Nova Iorque
