Descoberta dos genes responsáveis ​​pela juventude “eterna” das anêmonas-do-mar

Há alguns anos sabemos que por trás da aparente simplicidade da anêmona-do-mar ( Nematostella vectensis ) esconde-se, na verdade, uma fascinante complexidade. Aparentemente imortal, ela teria desenvolvido o segredo da eterna juventude durante seus milhões de anos de evolução, ao se tornar imune ao envelhecimento. No entanto, os mecanismos biológicos que regem essa incrível habilidade permanecem parcialmente incompreendidos. Um novo estudo publicado na revista Cell Reports pode ter decifrado o fenômeno, ao descobrir genes altamente conservados que garantem a diferenciação neuronal ao longo da vida do animal.

Ao longo de milhões de anos de evolução, a maioria dos organismos vivos na Terra evoluiu de organismos unicelulares para organismos multicelulares complexos com bilhões de células. Nos animais, essas células se agruparam e se diferenciaram em diferentes categorias, a fim de formar tecidos funcionais em diferentes órgãos. E embora Nematostella vectensis seja apenas um pequeno invertebrado marinho cilíndrico com tentáculos, seu genoma é quase tão complexo quanto o humano, tanto em número de genes (cerca de 20.000) quanto em organização.

Essa similaridade em complexidade torna essa espécie de anêmona um modelo particularmente interessante para a pesquisa genômica. O N. vectensis, pertencente ao ramo dos cnidários , teria de fato se distinguido dos bilaterais há mais de 600 milhões de anos. Essa biologia evolutiva deu a ela um sistema nervoso surpreendentemente complexo, com nada menos que trinta tipos distintos de neurônios.

Como os diferentes tipos de células mantêm um equilíbrio ideal e coordenado para garantir todas as funções de um organismo inteiro ainda é amplamente mal compreendido. ” A anêmona pode, portanto, também nos ajudar a entender a origem e a evolução dos múltiplos tipos de células que compõem os corpos e órgãos dos animais e, em particular, seu sistema nervoso “, explicou em 2018 Heather Marlow para a Radio-Canada, pesquisadora do Pasteur Instituto.

No novo estudo de pesquisadores da Universidade de Viena, o sequenciamento do genoma de N. vectensis mostrou que esta espécie usa os mesmos grupos de genes durante a diferenciação de células neuronais que organismos muito mais complexos (incluindo o ‘homem). Esses genes, conservados desde a fase embrionária até a idade adulta, também seriam responsáveis ​​por manter o equilíbrio entre todas as células da anêmona ao longo de sua vida.

Renovação de neurônios à vontade

O sequenciamento genômico do novo estudo tenta decifrar a diversidade e a evolução de todos os tipos de células nervosas e glandulares da anêmona, por meio da transcriptômica unicelular (técnica que permite a análise quantitativa do RNA). Essa técnica permite, em particular, sequenciar o genoma de um organismo inteiro graças aos genes expressos individualmente por cada célula, diferindo fundamentalmente segundo suas funções ou processos de diferenciação.

“ A transcriptômica de célula única pode ser usada para determinar a impressão digital molecular de cada célula individual ”, diz Julia Steger, principal autora do novo estudo e pesquisadora do Departamento de Neurociências e Biologia do Desenvolvimento da Universidade de Viena , em um comunicado . As células cujas impressões digitais genéticas apresentam semelhanças foram então agrupadas, de modo a permitir distinguir tipos definidos de células em diferentes estágios de seu desenvolvimento. Populações comuns de progenitoras e células-tronco também podem ser identificadas.

Surpreendentemente, os pesquisadores descobriram que, ao contrário das suposições anteriores, neurônios e células glandulares, bem como outras células sensoriais, vêm da mesma população progenitora na anêmona. Como algumas células glandulares dotadas de capacidade neuronal também são encontradas na maioria dos vertebrados, essa descoberta poderia indicar uma relação evolutiva primitiva entre esses dois grupos de células a priori diferentes.

Além disso, os pesquisadores descobriram que na anêmona, um determinado gene, chamado SoxC, desempenha um papel fundamental no desenvolvimento dessa população progenitora comum, e se expressa em todas as células precursoras de neurônios, células glandulares e cnidócitos. “ Curiosamente, este gene não é estranho: ele também desempenha um papel importante na formação do sistema nervoso em humanos e muitos outros animais, o que, juntamente com outros dados, mostra que esses mecanismos reguladores chave da diferenciação das células nervosas parecem ser conservados em todo o reino animal ”, diz Ulrich Technau, coautor do novo estudo e também pesquisador da Universidade de Viena.

Além disso, comparando essas células em diferentes estágios da vida da anêmona, os pesquisadores descobriram que esses genes indutores dos processos de diferenciação neuronal foram conservados desde o estágio embrionário até a idade adulta. Ao contrário dos humanos e de outros vertebrados, o minúsculo animal seria capaz de renovar seus neurônios à vontade, ao longo da vida.

Essas descobertas complementam pesquisas anteriores que investigam as respostas de N. vectensis ao estresse ambiental, um dos principais fatores que podem induzir o envelhecimento celular na maioria dos seres vivos. Naturalmente, estes cnidários vivem sobretudo em habitats submetidos a intensa degradação antropogénica, o que indica que podem sobreviver a intenso stress.

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