Cientistas do Instituto de Biociências (IB) da USP acabam de veicular na revista internacional Scientific Reports – na edição da última quinta-feira (7) – um artigo em que mostram, pela primeira vez, o início do processo de inativação do cromossomo X durante o desenvolvimento embrionário humano de forma global, por meio do sequenciamento de RNA de células únicas (scRNAseq). Até então, esse processo havia sido detectado somente em camundongos. O trabalho também mostra, pela primeira vez, que células-tronco embrionárias humanas têm um X superativo (que produz mais RNA que o normal).
O cromossomo X consiste em um dos cromossomos sexuais do ser humano. As mulheres possuem dois cromossomos X e os homens, um cromossomo X e um cromossomo Y. Algumas doenças hereditárias podem ser atribuídas a falhas ou mutações no cromossomo X.
Segundo a professora Lygia da Veiga Pereira, do Departamento de Genética e Biologia Evolutiva do IB, chefe do Laboratório Nacional de Células-Tronco Embrionárias (USP) e pesquisadora principal do Centro de Terapia Celular (CTC) da USP, “apesar de terem dois cromossomos X, fêmeas de mamíferos inativam um deles em suas células, num processo chamado inativação do cromossomo X, que compensa a diferença de dosagem de genes no X entre machos XY e fêmeas XX”. Esse processo é um exemplo extremo de controle epigenético, onde um cromossomo inteiro é inativado, ou seja, seus genes não são expressos.
Lygia descreve que, nos camundongos, o processo começa no início do desenvolvimento embrionário, quando as células da massa celular interna do blastocisto começam a se diferenciar. O blastocisto é um embrião com 5 ou 6 dias de vida, composto de aproximadamente 200 células e que apresenta uma estrutura celular mais diferenciada, composta de uma cavidade central. “Neste momento, cada célula escolhe aleatoriamente um X a ser inativado, e todas as células descendentes manterão esse mesmo X inativo.”
Bioinformática
Por acontecer durante o desenvolvimento embrionário, a inativação do cromossomo X foi pouco estudada em humanos. O uso de ferramentas de bioinformática teve início com a parceria estabelecida com a professora Maria D. Vibranovski, também do IB. “Por meio do projeto Jovem Pesquisador da Fapesp, nossa colega utiliza tais ferramentas para estudar o desenvolvimento de genes novos em Drosophila”, conta. A pesquisadora Joana Moreira de Mello, atualmente pós-doutoranda no IB, então passou os dois últimos anos de seu doutorado aprendendo bioinformática com a professora Maria e trabalhando com os dados de um grupo chinês e outros dados de sequenciamento de embriões humanos disponibilizados por eles e por pesquisadores suecos.
Em março do ano passado, o grupo da Suécia publicou um artigo na revista Cell descrevendo scRNAseq de dezenas de embriões humanos pré-implantação e o processo de inativação do X neles. “Eles concluíam algo muito inesperado: que em embriões humanos, apesar de eles identificarem compensação de dose do X entre machos XY e fêmeas XX, eles não detectaram inativação de um cromossomo X”, conta Lygia. Assim, eles propuseram que a compensação de dose se dava pela redução dos níveis de expressão dos dois cromossomos X nas fêmeas – um processo que batizaram de X dampening. “E não era isso que tínhamos visto nas nossas análises dos dados dos embriões chineses – nós havíamos detectado o começo do processo de inativação do X nos blastocistos”, descreve.
Conseguimos fazer descobertas importantes sobre o desenvolvimento embrionário humano gastando somente tempo de computador e bolsa de pós-graduação.”
“Repetimos então toda a nossa análise, agora com os dados dos embriões suecos”, lembra Lygia. “Descobrimos que, apesar de terem sequenciado muito mais embriões/células do que os chineses, a cobertura do sequenciamento deles era muito mais baixa, o que não permitia a analise estatística necessária para verificar se havia expressão de um ou dos dois cromossomos X. Ou seja, não terem detectado a inativação X não significava que ela não existia.
Em seguida, fizemos um experimento estatístico para testar a hipótese do X dampening: se houvesse mesmo dampening, a média da expressão dos genes expressos dos dois cromossomos X deveria diminuir durante o desenvolvimento. Nossa análise mostrou que isso não acontece: essa média varia, mas não diminui significativamente, argumentando contra o dampening. No artigo agora publicado, mostramos então que em humanos não há X dampening e que a inativação do X começa no estágio de blastocisto, mas atingindo ainda poucos genes no X.”
“O trabalho mostra também o poder da bioinformática, e como ela pode diminuir a nossa desvantagem competitiva no que diz respeito ao acesso a tecnologias de ponta e a reagentes com agilidade. Conseguimos fazer descobertas importantes sobre o desenvolvimento embrionário humano gastando somente tempo de computador e bolsa de pós-graduação”, avaliam as pesquisadoras Lygia e Maria.
Mais informações com Lygia V. Pereira, no e-mail lpereira@usp.br; e Maria D. Vibranovski, mdv@ib.usp.br.
