.
Os genes reguladores – genes que controlam como outros genes são usados – são responsáveis por 69% da herdabilidade das características do gado leiteiro, como produção de leite e fertilidade, de acordo com um estudo publicado em 23 de agosto na revista. Genômica Celular. Esta contribuição é 44% maior do que o esperado e muito superior a estudos anteriores de genes reguladores em humanos. As descobertas, relatadas por uma equipe de geneticistas animais e humanos, poderiam melhorar a eficiência dos programas de melhoramento agrícola. O estudo também ajuda a resolver o antigo mistério de por que os genomas dos mamíferos contêm tanto DNA não codificante.
“Suspeitamos que o grande tamanho da nossa amostra seja uma das principais razões pelas quais vemos que as mutações que afetam a expressão genética e o splicing do RNA estão desempenhando um papel importante na formação das características”, diz o cientista computacional e primeiro autor Ruidong Xiang (@RXiang5) da Universidade. de Melbourne, Agriculture Victoria e Baker Heart and Diabetes Institute. “A ciência biomédica investe pesadamente na genômica humana, então acho que é bom mostrar que um trabalho semelhante e valioso também está acontecendo em outras espécies”.
A maior parte do nosso genoma é composta de DNA “não codificante” que não codifica proteínas, mas a função exata dessas regiões não codificantes permanece um mistério. Como muitos genes nestas regiões não codificantes estão associados a características específicas como o tamanho do corpo ou a cor do cabelo, os cientistas há muito suspeitam que estes genes contribuem para as características físicas ou “fenótipo” de um indivíduo, regulando a forma como outros genes são usados. No entanto, até agora, houve evidências limitadas para apoiar um grande papel dos genes reguladores na determinação de características. Por exemplo, um estudo recente em humanos estimou que apenas 11% da herdabilidade das características é atribuível a genes reguladores que alteram a expressão genética.
“Isto cria um paradoxo denominado ‘regulamentação ausente’”, diz Xiang. “Decidimos analisar este problema para ver quanta variação nas características do gado pode ser explicada por mutações que alteram a expressão genética ou o splicing do RNA”.
Para fazer isso, a equipe primeiro usou o atlas de expressão de genótipo de tecido de gado (CattleGTEx) para construir um modelo de genes reguladores, incluindo genes de expressão gênica e de splicing de RNA. Em seguida, usaram o seu modelo para quantificar como as mutações nestes genes reguladores impactaram a herdabilidade das características num conjunto de dados separado composto por mais de 120.000 genomas de gado leiteiro. Ao todo, eles examinaram 37 características relacionadas à produção de leite, mastite, fertilidade, temperamento e tamanho corporal.
Os pesquisadores descobriram que os genes reguladores foram responsáveis por 69% da herdabilidade das características, em média entre 37 características analisadas. “Ficamos surpresos, mas realizamos vários testes de validação e os resultados foram consistentes, então começamos a nos convencer de que essa é a resposta, pelo menos em bovinos”, diz Xiang.
Ao contrário da maioria dos estudos anteriores que examinaram apenas variantes de expressão genética, este estudo examinou simultaneamente a expressão genética e os genes de splicing de RNA. Eles também examinaram ambos cis e trans variantes – mutações localizadas próximas ou distantes, respectivamente, da região codificadora que impactam. A maioria dos outros estudos concentrou-se apenas nos efeitos da proximidade cis mutações, mas os pesquisadores dizem que incluindo trans mutações na análise forneceram outro impulso ao poder de sua análise, o que provavelmente contribuiu para o resultado surpreendente deste estudo.
“Trans Os efeitos ainda não foram bem estudados, mas mostrámos que estes genes reguladores distantes também desempenham um papel importante na formação das características dos mamíferos – parece ser menos importante do que cis efeitos, mas é importante”, diz Xiang.
Essas descobertas podem ser uma bênção para os agricultores que buscam criar seletivamente certas características do gado. “Ao mapear variantes genéticas relacionadas à expressão genética e ao splicing de RNA, podemos mapear a maior parte da herdabilidade das características”, diz Xiang. “Portanto, o conhecimento básico dos mecanismos por trás das mutações pode ser usado para melhorar aplicações como a reprodução na agricultura”.
Além da agricultura, este estudo ajuda ao fornecer um sistema modelo para estudos futuros em humanos e outros animais. “O próximo passo é usar esta informação para tentar gerar melhores modelos preditivos para diferentes características”, diz Xiang. “Nossos métodos também poderiam ser usados como modelo para outras espécies”.
.
