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O Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) e seus colaboradores conduziram um estudo inovador visando ‘genes saltadores’ em todo o genoma do intestino grosso humano. Publicado na Nature em 18 de maio de 2023, a pesquisa revela a surpreendente atividade do ‘Elemento nuclear longo intercalado 1 (L1)’, um tipo de gene saltador que anteriormente se pensava estar adormecido nos genomas humanos. O estudo mostra que os genes L1 podem ser ativados e interromper funções genômicas ao longo da vida de um indivíduo, particularmente no epitélio colorretal.
Com aproximadamente 500.000 genes saltadores L1, respondendo por 17% do genoma humano, eles são reconhecidos há muito tempo por sua contribuição para a evolução da espécie humana ao introduzir ‘inovação disruptiva’ nas sequências do genoma. Até agora, acreditava-se que a maioria dos elementos L1 havia perdido a capacidade de pular nos tecidos normais dos humanos modernos. No entanto, este estudo revela que alguns genes saltadores L1 podem ser amplamente ativados em células normais, levando ao acúmulo de mutações genômicas ao longo da vida de um indivíduo. A taxa de salto de L1 e as alterações genômicas resultantes variam entre os diferentes tipos de células, com uma concentração notável observada em células epiteliais do cólon envelhecidas. O estudo mostra que todas as células epiteliais colônicas experimentam um evento de salto L1 aos 40 anos de idade, em média.
A pesquisa, liderada pelos co-primeiros autores Chang Hyun Nam (aluno de pós-graduação da KAIST) e Dr. Jeonghwan Youk (ex-aluno de pós-graduação da KAIST e professor clínico assistente do Hospital da Universidade Nacional de Seul), envolveu a análise de sequências genômicas completas de 899 células individuais obtidas da pele (fibroblastos), sangue e tecidos epiteliais do cólon coletados de 28 indivíduos. O estudo revela a ativação de genes saltadores L1 em células normais, resultando no acúmulo gradual de mutações genômicas ao longo do tempo. Além disso, a equipe explorou sequências epigenômicas (metilação do DNA) para entender o mecanismo por trás da ativação do gene saltador L1. Eles descobriram que as células com genes saltadores L1 ativados exibem instabilidade epigenética, sugerindo o papel crítico das mudanças epigenéticas na regulação da atividade do gene saltador L1. A maioria dessas instabilidades epigenômicas surgiu durante os estágios iniciais da embriogênese. O estudo fornece informações valiosas sobre o processo de envelhecimento e o desenvolvimento de doenças nos tecidos colorretais humanos.
“Este estudo ilustra que o dano genômico em células normais é adquirido não apenas pela exposição a carcinógenos, mas também pela atividade de componentes endógenos cujo impacto não era claro anteriormente. Genomas de células envelhecidas aparentemente saudáveis, particularmente no epitélio colorretal, tornam-se mosaicos devido ao atividade dos genes saltadores L1”, disse o Prof. Young Seok Ju da KAIST.
“Enfatizamos a colaboração essencial e contínua entre os pesquisadores em medicina clínica e ciências médicas básicas”, disse o Prof. Min Jung Kim, do Departamento de Cirurgia do Hospital da Universidade Nacional de Seul. “Este caso destaca o papel crítico de tecidos humanos coletados sistematicamente em ambientes clínicos para desvendar o complexo processo de desenvolvimento de doenças em humanos”.
“Estou muito satisfeito com os avanços da equipe de pesquisa na tecnologia de genoma de célula única. Vamos nos esforçar persistentemente para liderar a tecnologia de genoma de célula única”, disse o Prof. Hyun Woo Kwon, do Departamento de Medicina Nuclear da Korea University School. de Medicina.
A equipe de pesquisa recebeu apoio do Research Leader Program e do Young Researcher Program da National Research Foundation of Korea, uma bolsa do MD-PhD/Medical Scientist Training Program através do Korea Health Industry Development Institute e da Suh Kyungbae Foundation.
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