Os pesquisadores descobriram que uma modificação de DNA chamada 5-formilcitosina (5FC) funciona como um interruptor epigenético ativador que inicia genes no desenvolvimento embrionário inicial. Essa descoberta demonstra pela primeira vez que os vertebrados têm mais de um tipo de marca de DNA epigenética e lança uma nova luz sobre como os genes são regulados nos estágios iniciais do desenvolvimento.
As descobertas foram publicadas na revista Célula.
5FC é apenas a segunda modificação do DNA epigenético comprovado além da metilcicosina
Nossos corpos são compostos de trilhões de células, todos trabalhando juntos para formar um organismo funcional. No entanto, cada um de nós começou como apenas uma única célula de ovo fertilizada. Para se tornar um ser humano inteiro, essa célula única deve se multiplicar rapidamente, formando todos os órgãos corretos nos lugares certos. Esse processo de desenvolvimento depende de milhares de genes serem ativados exatamente na hora e no local certos. A ativação/desativação dos genes é controlada pelas chamadas modificações epigenéticas, ou seja, grupos químicos ligados ao DNA e suas proteínas associadas que agem como semáforos para ligar ou desligar os genes.
Durante décadas, os cientistas pensaram que os vertebrados tinham apenas um tipo de modificação epigenética no DNA chamada metilação da citosina, que está associada ao silenciamento de genes. Dez anos atrás, mais três modificações químicas foram descobertas no DNA dos vertebrados, mas como estavam presentes apenas em quantidades muito pequenas, os cientistas não tinham certeza se eram marcas epigenéticas funcionais.
Agora, o professor Christof Niehrs e sua equipe mostraram pela primeira vez que uma dessas modificações, 5-formilcitosina, está envolvida na ativação de genes no desenvolvimento inicial. A descoberta é significativa porque prova que os vertebrados têm mais de um tipo de marca de DNA epigenética e descobre um novo mecanismo anteriormente desconhecido da regulação dos genes epigenéticos. “Esses achados são um verdadeiro avanço na epigenética, porque o 5FC é apenas a segunda modificação comprovada de DNA epigenético além da metilcicosina”, disse Niehrs, diretor científico e científico do IMB, que foi aberto no campus da Universidade Gutenberg Mainz (JGU) em 2011.
Em seu estudo, os cientistas analisaram o 5FC em embriões de sapo. Usando microscopia e cromatografia, eles descobriram que o 5FC aumenta drasticamente no início do desenvolvimento durante uma etapa -chave chamada ativação zigótica quando muitos genes são ligados. Como a Elefteria Parasyraki, o primeiro autor do estudo, explicou: “A observação do 5FC em pequenos pontos microscopicamente visíveis, ou cromocentros, era emocionante. Com base neles, suspeitamos que o 5FC deveria fazer algo importante no desenvolvimento embrionário precoce”.
Para provar que o 5FC é uma marca epigenética ativadora, os cientistas manipularam geneticamente enzimas no embrião para aumentar ou diminuir a quantidade de 5FC no DNA. O aumento do 5FC resultou em aumento da expressão gênica, durante a diminuição da expressão gênica de 5FC, indicando que era de fato a presença de 5FC no DNA que ativa os genes. Finalmente, os cientistas também observaram cromocentros 5FC em embriões de camundongos durante a ativação do gene zigótico. Isso sugeriu que o 5FC provavelmente atua como uma marca epigenética ativadora em mamíferos e sapos.
A revelação de que o 5FC é um regulador epigenético ativador no DNA levanta muitas questões sobre como exatamente ele age e qual é o seu papel além da ativação precoce do genoma zigótico. Em particular, as células cancerígenas podem ter quantidades muito altas de 5FC. Estudos adicionais sobre 5FC serão necessários para responder a essas perguntas, o que pode nos ajudar a entender melhor como desenvolvemos e como a regulação de genes é interrompida na doença.