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Um mistério científico centenário foi resolvido, de acordo com cientistas que afirmam que estudos recentes envolvendo mutações revelaram o mecanismo molecular por trás de um padrão biológico anteriormente não resolvido envolvendo cromossomos.
Cada organismo individual que é produto da reprodução sexuada possui qualidades que se assemelham aos seus pais, bem como aos seus irmãos. Apesar dessas semelhanças, não existem dois organismos idênticos, em parte graças ao processo de meiose.
Meiose é o que acontece quando as células se dividem, resultando na produção de quatro células “filhas”, cada uma possuindo apenas metade do número de cromossomos da célula-mãe. A informação genética é trocada durante esta divisão celular inicial e é seguida por uma segunda divisão – meiose II – durante a qual são formados gametas haplóides. A fusão desses gametas durante a fertilização dá origem à formação de um zigoto, que possui um conjunto completo de cromossomos recém-pareados.
A meiose é responsável pela produção de espermatozoides e óvulos nos animais, bem como de pólen e óvulos nas plantas, células reprodutivas que possuem diversidade genética devido ao que é conhecido como cruzamentoe, assim, ajudar a facilitar a diversidade na aparência dos organismos resultantes.
Na maioria dos animais e plantas, pelo menos um – mas até três – cruzamentos são exibidos para cada par de cromossomos homólogos. Os cientistas reconhecem que controlar o número destes cruzamentos poderia ajudar a permitir o cultivo de culturas com características específicas mais desejáveis.
Um impedimento para alcançar esse tipo de controle envolve o que é conhecido como interferência cruzada, que ocorre quando um cruzamento impede que outro se forme próximo ao longo do mesmo cromossomo, um fenômeno observado pela primeira vez em estudos envolvendo moscas da fruta já em 1916, mas que permaneceu pouco conhecido. compreendido até agora.
Uma equipe do Departamento de Ciências da Vida da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH) acredita agora ter descoberto com sucesso a chave molecular para compreender o que causa a interferência cruzada.
A equipe, liderada pelo professor Kyuha Choi e pelo Dr. Jaeil Kim, com contribuições de Heejin Kim, um candidato a doutorado, examinou mutações na taxa de cruzamento meiótica que ocorreram na planta Arabidopsis thaliana usando um método de pontuação de sementes fluorescentes.
Ao aplicar uma triagem genética, um mutante pareceu apresentar uma alta taxa de cruzamento no nível genômico, ganhando a designação hcr3, ou “alta taxa de cruzamento3” no estudo da equipe. Após um estudo mais aprofundado, descobriu-se que as altas taxas de cruzamento em hcr3 eram derivadas de uma mutação pontual no gene responsável pela codificação de um co-acompanhante da proteína HSP40, conhecido como gene J3, revelando uma rede de genes acompanhantes e co-acompanhantes foram responsáveis por governar a interferência cruzada e a localização. Isso ocorre porque essa rede de genes promove a degradação de uma proteína pró-crossover chamada HEI10 ubiquitina E3 ligase.
As descobertas da equipe revelam que a aplicação de telas genéticas foi capaz de revelar com sucesso os casos em que ocorreu a interferência cruzada, bem como os mecanismos por trás de sua inibição que têm escapado aos cientistas há mais de um século.
As descobertas da equipa têm inúmeras aplicações potenciais, embora o estudo transmita a sua relevância imediata para a agricultura.
“A aplicação desta investigação à agricultura permitir-nos-á acumular rapidamente características benéficas, reduzindo assim o tempo de reprodução”, disse o professor Choi num comunicado, acrescentando que as descobertas da equipa podem levar a novas formas de melhorar a produtividade agrícola.
Choi disse esperar que a investigação da equipa ajude ainda mais na criação de novas variedades de plantas, bem como ajude a identificar variações naturais potencialmente benéficas que podem existir por detrás de várias doenças, bem como na resistência a formas de stress ambiental.
As equipes novo papel“Controle da interferência cruzada meiótica por uma rede proteolítica chaperone”, foi publicado no mês passado em Plantas da Natureza.
Micah Hanks é o editor-chefe e cofundador do The Debrief. Ele pode ser contatado por e-mail em micah@thedebrief.org. Acompanhe seu trabalho em micahhanks.com e em X: @MicahHanks.
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