Blog
O silêncio do X: “desligamento” do cromossomo é observado em humanos e moscas na reprodução
Mecanismo de diversificação gênica de moscas pode dar pistas para entender infertilidade masculina e conter transmissão de doenças entre outros animais e humanos
Texto: Theo Schwan*
Arte: Simone Gomes
O silêncio do X: “desligamento” do cromossomo é observado em humanos e moscas na reprodução
Mecanismo de diversificação gênica de moscas pode dar pistas para entender infertilidade masculina e conter transmissão de doenças entre outros animais e humanos
Texto: Theo Schwan*
Arte: Simone Gomes
O silenciamento do cromossomo X é uma estratégia evolutiva observada em humanos, em outros mamíferos e, agora, em moscas – Foto: Wikimedia
Durante a produção de espermatozoides, nem todos os cromossomos têm “direito à voz”. No Instituto de Biociências (IB) da USP, pesquisadoras descobriram que o cromossomo X é silenciado durante o processo reprodutivo em diversas espécies de moscas. O achado indica que esse mecanismo é antigo — está presente nessas espécies há dezenas de milhões de anos.
O estudo publicado na revista PLOS Genetics revela que o cromossomo feminino é silenciado durante a espermatogênese — o processo de formação dos gametas masculinos — em diversas espécies de moscas-de-fruta.
Embora o estudo tenha sido feito em moscas, seus resultados ajudam a compreender princípios da biologia reprodutiva e da evolução dos cromossomos sexuais. Em humanos, por exemplo, falhas na inativação do cromossomo X estão associadas à infertilidade masculina.
“Quando a inativação não acontece, quando o cromossomo X está no mesmo nível de atividade dos outros cromossomos, a espermatogênese não corre normalmente”, explica Camila Avelino, primeira autora do artigo, produto de seu doutorado no IB. A participação do X durante a separação do material genético afeta a viabilidade dos gametas e fertilidade do indivíduo. “A produção dos espermatozoides não chega até o final, e o indivíduo se torna infértil”, diz.
Na espermatogênese, o material genético da célula-mãe passa por meiose — um tipo de divisão celular essencial para a formação dos gametas sexuais. Com a separação dos genes, o mecanismo garante que cada espermatozoide tenha apenas metade do material genético necessário — a outra metade vem do óvulo.
“É exatamente na fase dessa divisão meiótica que acontece esse silenciamento”, explica Camila Avelino. O cromossomo X, que está presente apenas em uma cópia nos machos (XY), fica sem o par idêntico necessário para a divisão celular — o Y possui apenas uma fração do código genético de um indivíduo. Para evitar problemas, a evolução encontrou uma solução radical: desligar temporariamente esse cromossomo.
Esse fenômeno tem nome: inativação meiótica dos cromossomos sexuais, ou MSCI, na sigla em inglês. É um mecanismo antigo que surgiu de forma independente em diversas espécies.
Múltiplas espécies
Há muito se sabe que o silenciamento acontece em humanos, camundongos e outros mamíferos. O que ainda estava em debate era se isso também ocorria nas moscas-da-fruta, um dos organismos mais estudados da biologia.
A resposta obtida pelas cientistas é clara: sim, acontece — e acontece há muito tempo.
Ao analisar quatro espécies de Drosophila que se separaram evolutivamente há cerca de 30 milhões de anos, as pesquisadoras observaram o mesmo padrão em todas elas: durante a meiose, os genes do cromossomo X ficam muito menos ativos do que os genes dos outros cromossomos.
“O genoma das drosófilas apresenta 70% de similaridade com genes que têm relação com alguma doença humana”, afirma Camila Avelino. Segundo a bióloga, o estudo das moscas ajuda a compreender a saúde humana em um tempo curto. “O que a gente demoraria para fazer um ano com camundongo, a gente faz em poucos meses com drosófila.”
Os cromossomos normalmente trabalham em pares. Os seres humanos geralmente têm 23 pares de cromossomos, um sexual (XX ou XY) e 22 não sexuais ou autossômicos. Drosófilas têm quatro pares — três autossômicos e um sexual.
Apesar das diferenças entre elas e nós, a identificação do silenciamento do X durante a meiose em quatro espécies de moscas-da-fruta, nos humanos e em outras espécies, sugere que o mecanismo seja evolutivamente vantajoso. Orientadora de Camila Avelino, a professora Maria Vibranovski, do Departamento de Genética e Biologia Evolutiva do IB, explica que a manutenção da MSCI é custosa para um indivíduo. “Se não fosse importante, por que as espécies continuam fazendo?”, adiciona Camila Avelino.
Entender como esse mecanismo surgiu e se mantém ao longo da evolução pode lançar luz sobre problemas reprodutivos e sobre a própria dinâmica do genoma. Camila Avelino explica que o principal agente da MSCI é o RNA polimerase — proteína responsável pela replicação do DNA e, consequentemente, das células.
“O RNA polimerase age normalmente. Mas, quando chega ao cromossomo X, ela não age da mesma forma.” A bióloga explica que, embora a cópia do material genético ocorra, ela não acontece na mesma escala — essa queda na reprodução dos genes é identificada como silenciamento.
Por que importa?
Além de aprofundar os conhecimentos acerca da reprodução em diversas espécies, o estudo traz novas perspectivas para o combate de doenças vetoriais. Segundo Camila Avelino, “se você entende como esse mecanismo — que é crucial para a fertilidade — funciona, você pode usar ele como uma ferramenta para impedir a circulação de vetores de doenças”.
As pesquisadoras destacam que o conhecimento obtido no estudo de moscas-da-fruta pode ser replicado em outros animais. “Através do conhecimento de Drosophila, pesquisadores de, por exemplo, Aedes aegypti [mosquito vetor de doenças como dengue e zika] podem identificar o mesmo fenômeno no estudo do inseto”, afirma Camila Avelino. “Então, por isso nós olhamos para esse mecanismo”, continua, “para buscar uma ferramenta genética para tornar esses indivíduos inférteis e diminuir sua reprodução.”
O artigo Meiotic Sex Chromosome Inactivation: Conservation across the Drosophila genus está disponível neste link.
Mais informações: avelinoc@ib.usp.br, com Camila Avelino, e mdv@ib.usp.br, com Maria Vibranovski.
*Estagiário com orientação de Fabiana Mariz
Política de uso
A reprodução de matérias e fotografias é livre mediante a citação do Jornal da USP e do autor. No caso dos arquivos de áudio, deverão constar dos créditos a Rádio USP e, em sendo explicitados, os autores. Para uso de arquivos de vídeo, esses créditos deverão mencionar a TV USP e, caso estejam explicitados, os autores. Fotos devem ser creditadas como USP Imagens e o nome do fotógrafo.
A reprodução de matérias e fotografias é livre mediante a citação do Jornal da USP e do autor. No caso dos arquivos de áudio, deverão constar dos créditos a Rádio USP e, em sendo explicitados, os autores. Para uso de arquivos de vídeo, esses créditos deverão mencionar a TV USP e, caso estejam explicitados, os autores. Fotos devem ser creditadas como USP Imagens e o nome do fotógrafo.