Genomas de 240 espécies de mamíferos explicam os riscos de doenças humanas – Strong The One

“Em conjunto, os 11 artigos que estamos publicando agora em Ciência fornecem uma enorme quantidade de informações sobre a função e o desenvolvimento dos genomas dos mamíferos”, diz Kerstin Lindblad-Toh, professor de genômica comparativa na Universidade de Uppsala e um dos dois líderes do consórcio internacional de pesquisadores. “Além disso, produzimos dados que podem ser usado para estudos de evolução e pesquisa médica por muitos anos.”

Em um grande projeto internacional liderado em conjunto pela Uppsala University e pelo Broad Institute, mais de 30 equipes de pesquisa pesquisaram e analisaram juntos os genomas de 240 espécies de mamíferos. Os resultados, agora publicados em 11 artigos na revista Ciênciamostram como os genomas de humanos e outros mamíferos se desenvolveram no curso da evolução.

O genoma humano contém aproximadamente 20.000 genes que constituem o código para a fabricação de todas as proteínas do corpo. O genoma também contém instruções que direcionam onde, quando e quanto das proteínas são produzidas. Essas partes do genoma, chamadas de elementos reguladores, são muito mais difíceis de identificar do que as partes que dão origem às proteínas. No entanto, estudar os genomas de muitos mamíferos torna possível descobrir quais partes do genoma são funcionalmente importantes.

A hipótese compartilhada pelos pesquisadores por trás das publicações em Ciência tem sido que, se uma posição no genoma foi preservada ao longo de 100 milhões de anos de evolução, provavelmente desempenha uma função em todos os mamíferos. Pela primeira vez, eles conseguiram testar essa hipótese em larga escala. Ao fazer um levantamento detalhado e comparação sistemática dos genomas de 240 mamíferos, os pesquisadores identificaram regiões do genoma humano com função anteriormente não caracterizada. Essas regiões são prováveis ​​elementos regulatórios e são importantes para o correto funcionamento do genoma. As mutações nestes podem desempenhar um papel importante na origem de doenças ou nas características distintivas das espécies de mamíferos.

Os pesquisadores identificaram mais de três milhões de elementos regulatórios importantes no genoma humano, cerca de metade dos quais eram desconhecidos anteriormente. Eles também conseguiram verificar que pelo menos 10% do genoma é funcional, dez vezes mais do que aproximadamente um por cento que codifica as proteínas.

Os 240 mamíferos diferentes no estudo variam amplamente em suas características, como a acuidade do olfato ou o tamanho do cérebro. Os pesquisadores conseguiram encontrar regiões nos genomas que levam algumas espécies a terem um olfato superior ou a hibernação de certas espécies.

“É emocionante ter agora uma imagem de quais mutações orientaram o desenvolvimento de características específicas nesses mamíferos amplamente divergentes”, diz Matthew Christmas, pesquisador e co-autor de um dos artigos com foco na função do genoma e como ele funciona. afeta características distintivas em diferentes espécies.

Um dos estudos mostra que os mamíferos começaram a mudar e divergir antes mesmo de a Terra ser atingida pelo asteroide que matou os dinossauros, há aproximadamente 65 milhões de anos.

“Nossos resultados também podem fornecer informações importantes sobre se os mamíferos estão em risco de extinção, dependendo de quanta variação eles têm em seu genoma. Esta é uma informação que pode lançar as bases para a compreensão de como gerenciar uma espécie para ajudá-la a sobreviver”, diz Professor Lindblad-Toh.

O novo conhecimento também ajuda os pesquisadores a entender como surgem as doenças, ligando as posições no genoma conservadas pela evolução a condições conhecidas. Isso pode ser feito para todas as espécies e também pode ser usado com referência a doenças humanas.

“Nossas análises de 240 mamíferos nos dão uma visão melhor dos sinais regulatórios no genoma. Calibramos nossos resultados em posições que sabidamente contribuem para doenças e, em seguida, podemos usá-las para sugerir posições adicionais que podem ser priorizadas para características neurológicas, como esquizofrenia ou condições imunológicas, incluindo asma ou eczema”, diz Jennifer Meadows, pesquisadora e coautora do segundo artigo, que se concentra em como os dados do projeto podem contribuir para o conhecimento sobre doenças.

O genoma de pessoas saudáveis ​​e doentes é comparado para entender quais mutações levam à doença. Isso produz uma imagem da região do genoma que pode ser importante, mas não fornece um conhecimento exato de qual mutação causa a doença.

“Uma grande proporção das mutações que levam a doenças comuns, como diabetes ou transtorno obsessivo-compulsivo, está fora dos genes e tem a ver com a regulação gênica. Nossos estudos tornam mais fácil identificar as mutações que levam à doença e entender o que dá errado”, diz Lindblad-Toh.

Os pesquisadores também estudaram o câncer meduloblastoma, que é o tipo mais comum de tumor cerebral maligno em crianças. Embora os tratamentos modernos tenham melhorado o prognóstico, nem todas as crianças podem ser curadas. Além disso, aqueles que sobrevivem muitas vezes experimentam efeitos colaterais ao longo da vida do tratamento agressivo.

“Em pacientes com meduloblastoma, encontramos muitas mutações novas em posições evolutivamente conservadas. Esperamos que a análise dessas mutações prepare o terreno para novos diagnósticos e terapias”, disse Karin Forsberg-Nilsson, professora de pesquisa com células-tronco na Universidade de Uppsala, que liderou a parte do estudo sobre o câncer.

Este trabalho foi apoiado em parte pelos Institutos Nacionais de Saúde (EUA), o Conselho de Pesquisa Sueco (SWE), a Knut e Alice Wallenberg Foundation (SWE) e a National Science Foundation (EUA).