Resumo:
Algumas alterações genéticas no esperma humano podem ocorrer mais cedo do que a ciência há muito pensava, sugere um novo estudo. Alguns dos processos de recombinação do DNA que determinam a diversidade genética da prole nem todos ocorrem durante o estágio de meiose necessário para a produção de espermatozoides, mas podem ter começado mais cedo durante o desenvolvimento celular.
Esta pesquisa publicada na revista Nature foi concluída em conjunto pelo Instituto Sanger no Reino Unido, pela Universidade de Cambridge e por diversas instituições colaboradoras. O estudo se concentrou em um fenômeno genético conhecido como “conversão genética não trocável”. Neste processo, um cromossoma copia uma pequena sequência de ADN do seu homólogo, alterando a versão da genética transportada num determinado local.
Cada criança herda um conjunto de cromossomos de seus pais, mas essa informação genética não é simplesmente copiada e passada diretamente para a próxima geração. Durante a formação dos espermatozoides e óvulos, o material genético passa por uma recombinação complexa, dando à prole uma combinação única de genes.
A comunidade científica geralmente acredita que essas recombinações ocorrem principalmente durante a meiose. A visão tradicional é que os dois principais mecanismos de recombinação genética, incluindo o "cross-over", que envolve troca bidirecional em larga escala de segmentos cromossômicos, e a "conversão genética sem troca", que copia pequenos segmentos de DNA, fazem parte do processo de meiose.
No entanto, novas pesquisas desafiam esta visão de longa data.
Os pesquisadores apontaram que antes de entrar na meiose, as células precursoras que formarão os espermatozoides passaram, na verdade, por várias rodadas de divisão celular normal, ou seja, mitose. Essas células são constantemente renovadas ao longo da vida do homem para manter a produção contínua de espermatozoides.
Para determinar se alguns eventos de conversão genética podem ocorrer nesta fase inicial, a equipe analisou 15 amostras de esperma de 13 doadores do sexo masculino, com idades entre 24 e 74 anos.
Com a ajuda da tecnologia de sequenciamento de DNA de leitura longa e de alta precisão, os pesquisadores podem observar diretamente informações de fragmentos longos em moléculas únicas de DNA, descobrindo assim muitos pequenos eventos de recombinação que são difíceis de detectar com métodos de sequenciamento tradicionais.
Os resultados da análise mostraram que a equipe de pesquisa identificou um total de 7.143 eventos de cruzamento e 2.382 eventos de conversão genética sem troca no DNA do esperma.
Os pesquisadores então compararam esses resultados com amostras de DNA sanguíneo e dados de estudos anteriores publicados. Os resultados mostraram que uma proporção considerável de conversões genéticas sem troca não tinha características típicas de meiose, mas eram mais parecidas com o resultado do reparo do DNA formado antes de entrar na meiose.
Uma análise mais aprofundada mostrou que estes eventos estavam fracamente associados a pontos críticos de quebras de ADN que normalmente ocorrem durante a meiose e não possuíam muitas das assinaturas genéticas que os investigadores esperavam. Em vez disso, aparecem com mais frequência em regiões frágeis do genoma que são propensas a danos e quebras no DNA.
A equipa de investigação também descobriu que padrões semelhantes não existiam apenas em amostras de esperma, mas sinais relacionados também podiam ser observados no ADN do sangue. As células sanguíneas não sofrem meiose, pelo que este resultado apoia ainda mais a ideia de que alguma conversão genética pode resultar de actividades de reparação do ADN durante a divisão celular normal.
Os pesquisadores acreditam que isso significa que a recombinação genética nas células germinativas masculinas pode, na verdade, ocorrer em dois estágios. A primeira fase ocorre durante a divisão diária das células precursoras dos espermatozoides, e a segunda fase ocorre durante a meiose no sentido tradicional.
Além disso, estudos encontraram diferenças significativas entre os indivíduos. Mesmo gêmeos idênticos com origens genéticas altamente idênticas não têm exatamente o mesmo padrão de conversão parcial de genes em seus espermatozoides. Isto sugere que tais alterações genéticas não são inteiramente determinadas por factores genéticos, mas são influenciadas por eventos biológicos independentes durante a vida de um indivíduo.
Os cientistas disseram que esta descoberta não só muda a compreensão do mecanismo de formação dos espermatozoides, mas também fornece uma nova perspectiva para o estudo de doenças genéticas, da fertilidade masculina e da evolução do genoma a longo prazo.
A equipa de investigação acredita que uma análise mais aprofundada destes processos iniciais de reparação e recombinação do ADN no futuro pode ajudar a explicar a origem de certas variações genéticas e a razão pela qual alguns riscos de doenças sofrem alterações complexas na herança familiar.
Com o avanço contínuo da tecnologia de sequenciamento, os cientistas estão gradualmente descobrindo que o processo de formação da diversidade genética humana é muito mais complexo do que se entendia anteriormente. Este estudo mostra que algumas mudanças importantes que determinam as diferenças genéticas da prole podem ter ocorrido silenciosamente muitos anos antes de o espermatozoide entrar no estágio final de maturação.
Comentários