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Pesquisadores da Universidade de Uppsala descobriram e caracterizaram uma sequência de DNA encontrada em vertebrados com mandíbula, como tubarões e humanos, mas ausente em vertebrados sem mandíbula, como as lampreias. Este DNA é importante para a formação das superfícies articulares durante o desenvolvimento do embrião.
A grande maioria das espécies de vertebrados que vivem hoje, incluindo humanos, pertencem ao grupo de vertebrados com mandíbula. O desenvolvimento de mandíbulas articuladas durante a evolução dos vertebrados foi uma das transições evolutivas mais significativas de vertebrados sem mandíbula para vertebrados com mandíbula, ocorrendo há pelo menos 423 milhões de anos. As mandíbulas inferior e superior foram inicialmente conectadas pela articulação primária da mandíbula. No entanto, durante a evolução dos mamíferos, isso mudou para o ouvido médio para melhorar a audição e foi substituído pela articulação secundária da mandíbula, que é como os humanos são construídos hoje.
A articulação primária da mandíbula é formada durante o desenvolvimento embrionário e possui um gene ativo que contém informações de sequência para uma proteína específica – fator de transcrição Nkx3.2. Há muito se pensa que essa proteína desempenhou um papel importante na evolução dessa articulação da mandíbula, mas pouco se sabia antes sobre como sua atividade gênica é regulada nas células da articulação da mandíbula.
Normalmente, os genes são ativados com a ajuda de sequências de DNA, conhecidas como intensificadores, que não contêm informações sobre a sequência do gene. Além disso, esse DNA ‘regulador’ pode contribuir para a ativação do gene apenas em um determinado tipo de célula e pode ser conservado entre diferentes espécies animais.
“Pesquisamos as sequências do genoma de muitas espécies diferentes de vertebrados e só encontramos a sequência de DNA perto do gene Nkx3.2 em vertebrados com mandíbula – não em sem mandíbula. Quando injetamos essas sequências de DNA de vertebrados com mandíbula em embriões de peixe-zebra, eles foram ativado nas células da articulação da mandíbula. O fato de sua capacidade de ativação ter sido preservada por mais de 400 milhões de anos mostra o quão importante é para os vertebrados com mandíbulas “, observa Tatjana Haitina, pesquisadora da Universidade de Uppsala, que liderou o estudo.
“Em experimentos em que excluímos a recém-descoberta sequência de DNA do genoma do peixe-zebra usando a técnica CRISPR/Cas9, vimos que a ativação precoce do gene Nkx3.2 foi reduzida, o que causou defeitos na forma da articulação da mandíbula. Descobriu-se que esses defeitos foram reparados posteriormente, sugerindo que há DNA regulador adicional em algum lugar do genoma que controla a ativação do gene Nkx3.2 e está esperando para ser descoberto”, acrescenta Jake Leyhr, aluno de doutorado da equipe de pesquisa.
Os pesquisadores esperam que sua descoberta seja um passo importante para a compreensão do processo por trás das origens das mandíbulas dos vertebrados.
O estudo foi conduzido em colaboração com as unidades de Zebrafish e BioImage Informatics do SciLifeLab.
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Materiais fornecidos por Universidade de Uppsala. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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