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Pesquisadores da EMBL Heidelberg descobriram que as inversões no genoma humano são mais comuns do que se pensava anteriormente, o que impacta a nossa compreensão de certas doenças genéticas.
Nosso ADN serve como um modelo para o maquinário celular que permite que células, órgãos e até organismos inteiros funcionem. No entanto, mutações no nosso DNA podem causar doenças genéticas. Mutações pontuais em um único local, bem como deleções, duplicações e inversões, são exemplos de tais mutações no DNA.
Inversão refere-se a um pedaço de DNA invertendo sua orientação no genoma. Como as inversões são mais difíceis de analisar do que outras formas de mutações, elas são pouco compreendidas. Cientistas do EMBL Heidelberg, trabalhando com colegas da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, e da Universidade Heinrich Heine Düsseldorf, na Alemanha, determinaram que as inversões são um dos processos mutacionais mais comuns em humanos.
Os pesquisadores descobriram como as inversões são formadas e investigaram detalhadamente um conjunto de 40 inversões que se formam recorrentemente no genoma, onde a sequência de DNA oscila para frente e para trás. Estas inversões cambiais ocorrem normalmente em regiões ligadas ao desenvolvimento de certas doenças humanas denominadas doenças genómicas.
“Descobrimos que as inversões se formam a uma taxa muito maior do que se pensava anteriormente. Nos humanos, pelo menos 0,6% do genoma muda repetidamente de direção, tornando a inversão um dos processos mutacionais mais rápidos em humanos”, disse Jan Korbel, cientista sênior e chefe de ciência de dados do EMBL. “Nestes locais, o genoma não é estável – a direção do código do DNA continua a mudar”.
Estas áreas instáveis são o lar de muitos genes humanos essenciais. Os estudos científicos de regulação genética ou epigenética a longa distância devem agora ter em conta este comportamento de inversão das regiões genómicas.
Interpretação artística das inversões do genoma humano. Crédito: Isabel Romero Calvo/EMBL
As inversões também são relevantes para o desenvolvimento de doenças humanas, como atrasos no desenvolvimento em crianças ou distúrbios neuropsiquiátricos em adultos. “Apesar da sua importância, estas regiões eram muito difíceis de estudar antes devido à sua complexidade. Mostrar que essas inversões realmente oscilam para frente e para trás exigiu um novo conjunto de métodos computacionais”, disse Tobias Marschall, Diretor do Instituto de Biometria Médica e Bioinformática e da Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf. “Podemos agora fornecer aos geneticistas humanos uma nova ferramenta para compreender a origem da doença nos seus pacientes.”
Evan Eichler, líder do grupo no universidade de Washington, disse: “Mostramos pela primeira vez que as inversões podem estar associadas a rearranjos genômicos raros encontrados no autismo pediátrico, atraso no desenvolvimento e epilepsia. A questão agora é por quê? Nossa hipótese é que certas configurações nos flancos das inversões predispõem ou protegem os indivíduos e seus descendentes de rearranjos associados a doenças. Isto poderia ter uma aplicação prática na clínica, onde poderia ser usado para identificar famílias em risco de desenvolver estas doenças.”
Referência: “Polimorfismos de inversão recorrentes em humanos associados à instabilidade genética e distúrbios genômicos” por David Porubsky, Wolfram Höps, Hufsah Ashraf, PingHsun Hsieh, Bernardo Rodriguez-Martin, Feyza Yilmaz, Jana Ebler, Pille Hallast, Flavia Angela Maria Maggiolini, William T .Harvey, Barbara Henning, Peter A. Audano, David S. Gordon, Peter Ebert, Patrick Hasenfeld, Eva Benito, Qihui Zhu, Consórcio de Variação Estrutural do Genoma Humano (HGSVC), Charles Lee, Francesca Antonacci, Matthias Steinrücken, Christine R. Beck , Ashley D. Sanders, Tobias Marschall, Evan E. Eichler e Jan O. Korbel, 6 de maio de 2022, Célula.
DOI: 10.1016/j.cell.2022.04.017