O seu ADN é um livro aberto que diz mais sobre os seus antepassados do que sobre si, em que cada um deles deixou um rasto, uma mutação ou uma marca do que viveu, representando uma nova bifurcação na árvore genética da espécie humana que irá transportar e transmitir aos seus descendentes.
A informação genética humana é composta por 30.000 genes, o que não é muito mais do que o verme plano c. elegans, a mosca drosófila ou o rato. Os genes codificadores de proteínas representam apenas 2% do ADN total, enquanto 98% deste último é não codificante e 50% é ADN viral.
Respira! Estás a ir bem! Continuas a ser a mesma pessoa, o que não faz de ti mais viral do que humano. Ninguém está a tentar desenvolver uma vacina contra a humanidade.
Estes resíduos virais, na sua maioria inactivos, são o resultado de transferências genéticas horizontais, em que um organismo recebe material genético de outro organismo, neste caso um vírus, e o integra permanentemente na sua constituição genética. Uma fração destes elementos permanece móvel e constitui os elementos transponíveis (TEs). Estes TE podem copiar-se e colar-se a si próprios e deslocar-se no interior do ADN, levando por vezes consigo um gene ou um elemento regulador, contribuindo assim para a plasticidade do genoma do seu hospedeiro. Os elementos móveis desempenharam, e continuam a desempenhar, um papel importante na evolução de muitas espécies.
Uma série de modelos biológicos para caraterizar
Na sua tese "Estudo das transferências horizontais de material genético entre vírus e animais", Vincent Loiseau aborda o fascinante tema das transferências horizontais de material genético, sob a forma de uma compilação de publicações científicas comentadas.
Questões
O objetivo desta tese era dissecar o processo pelo qual os vírus actuam como vectores de ADN entre diferentes hospedeiros. Para o fazer, o aluno decompôs e explorou este problema de diferentes ângulos:
- Como e porque é que os DEs do hospedeiro se transpõem para os genomas virais?
- Qual é a natureza, diversidade, frequência e quantidade de TEs que podem ser integrados e identificados em genomas virais?
- Análise e caraterização pormenorizadas de um vetor de transferência horizontal ratinho-humano vectorizado por retrovírus murino.
Porquê ler esta tese?
O tema central desta tese quebra um paradigma da biologia que muitos estudantes ainda acreditam ser verdadeiro: a transmissão vertical da informação genética. Esta tese faz parte de um corpo de literatura que está a quebrar gradualmente este dogma, realçando a complexidade infinita do mundo vivo.
A narrativa do autor leva-nos ao desenrolar lógico do seu pensamento, no qual partilhamos a excitação de formular uma hipótese, os perigos do método, o erotismo de uma solução plausível e o sentido crítico racional face a esta última, que entrelaça fracasso, desilusão e esperança.
O autor recorda que a investigação é pontuada por fracassos e sublinha que um fracasso experimental não deixa de ser um resultado que não justifica de modo algum fechar o parêntesis de um projeto, mas que, pelo contrário, revela imaginação para ultrapassar os desafios encontrados.
Extrato de
"Foram identificados vários milhares de transferências horizontais de ETs, ao passo que até à data apenas foi descrito um exemplo de transferência horizontal de um gene não ET entre animais [uma proteína anticongelante partilhada entre várias espécies de peixes].
Os ETs são elementos genéticos móveis egoístas, capazes de se moverem e duplicarem dentro dos genomas. São geralmente classificados em duas categorias
- transposões de classe I ou retrotransposões, que transpõem por um mecanismo de copiar/colar através de um intermediário de ARN; e
- transposões de classe II, ou transposões de ADN, que se transpõem por um mecanismo de cortar e colar através de um intermediário de ADN.
Devido às muitas sequências repetidas de ETs nos genomas, o seu estudo revelou-se e continua a revelar-se complicado, uma vez que interferem com a montagem de genomas de boa qualidade. Embora o número de cópias nos genomas dos metazoários seja variável, considera-se que praticamente todos os eucariotas possuem ETs no seu genoma.
Exemplos disso são o genoma humano, do qual se estima que cerca de 50% são TEs, e o genoma do milho, do qual mais de 85% são TEs. Os TEs fazem assim parte do ADN repetido não genético dos genomas e há muito que são considerados inúteis. Além disso, as ondas de transposição de TEs nos genomas conduzem frequentemente a mutações deletérias, com um impacto negativo no valor seletivo do hospedeiro.
Atualmente, este ponto de vista tende a ser alterado, uma vez que os estudos mostram que estas sequências podem moldar os genomas dos hospedeiros e influenciar a evolução dos organismos, sendo uma fonte de mutações, polimorfismo genético, rearranjos cromossómicos e participando na regulação de redes de genes".
Principais conclusões
Os resultados não revelaram um padrão de expressão ou um aumento geral da expressão global de ETs induzido pela infeção viral. No entanto, certas ETs pareceram ser sobre-expressas e transcritas em conjunto com o vírus durante certas infecções. Isto parece mostrar que algumas ETs do hospedeiro estudado transpuseram e foram transcritas a partir do genoma viral, o que permitiria a integração num segundo hospedeiro infetado.
No entanto, o estudante mantém-se cauteloso quanto às suas conclusões devido a uma limitação metodológica na sequenciação. No final desta secção, apresenta uma teoria elegante da utilização de ETs pelas células para sabotar a replicação viral como ferramentas imunitárias intracelulares, dando ao sistema imunitário do hospedeiro mais tempo para lidar com a infeção.
A comparação de dados sobre diferentes sistemas vírus-hospedeiro mostra diferentes dinâmicas de inserção de ETs em genomas virais específicos de cada sistema. A frequência média de inserção de ET num vírus observada pelo estudante é inferior a 10%, com alguns vírus a terem frequências superiores a 26%. Os resultados obtidos mostram que, para alguns vírus, a quantidade de ETs que pode ser integrada representa 25% do DNA viral final. Assim, certos sistemas vírus-hospedeiro parecem ser favoráveis à transposição para genomas virais, enquanto outros o são menos.
O investigador relata pela primeira vez um caso de transferência de elementos móveis entre dois vírus de espécies diferentes no mesmo hospedeiro. Isto reforça a suposta contribuição dos vírus como vectores de ETs e explica a persistência destes ETs no seu interior, constituindo ecossistemas genómicos dinâmicos. Além disso, o estudo destaca uma família de vírus capaz de infetar uma grande variedade de hospedeiros, embora ainda não tenham sido realizados estudos sobre a sua transferência horizontal e frequência.
Este trabalho de investigação é o primeiro a relatar em pormenor um caso de transferência horizontal entre espécies vectorizado por um retrovírus murino Bxv1 para a linha celular humana Hep2-clone 2 B. Esta transferência horizontal mediada por vírus pode ser vista como a confirmação de duas etapas fundamentais: a aquisição de uma parte do genoma do hospedeiro por um vírus, seguida da integração deste fragmento genómico no genoma de outro hospedeiro. Além disso, se esta experiência for reproduzível, poderá constituir um modelo de estudo molecular interessante para investigação futura.
Questões levantadas por esta tese
Esta tese mostra a unidade dos organismos vivos na Terra, que partilham um código de informação comum que é o ADN, e mostra também que a nossa evolução não é apenas o resultado de uma simples mutação aleatória da informação ancestral herdada de um antepassado comum, mas também de transferências horizontais vectorizadas em parte por vírus.
Num mundo em que os OGM são demonizados como antinaturais por alguns sectores da opinião pública, o que devemos pensar destes processos naturais de copiar/colar e de edição genética dentro e entre espécies? Por outras palavras, o que é que a modificação genética tem de natural?
Uma nota de humor
Senhores, se o vosso filho é mais parecido com o vosso melhor amigo, o vosso vizinho ou o vosso carteiro, não ponham necessariamente em causa a fidelidade do vosso parceiro. Pode ser apenas uma piada viral de mau gosto.
Fonte e ligações
Vincent Loiseau. Estudo das transferências horizontais de material genético entre vírus e animais.
Evolution [q-bio.PE]. Universidade Paris-Saclay, 2020. Francês. ⟨NNT : 2020UPASL018⟩.⟨tel-02983223⟩
Ligação para o arquivo aberto da tese: https: //tel.archives-ouvertes.fr/tel-02983223
Ligação para o PDF da tese: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02983223/document
Ligação para a equipa de investigação associada a esta tese: http: //www.egce.cnrs-gif.fr/?page_id=4003
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