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A evolução sexual dos Caenorhabditis elegans

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Pesquisadores da Universidade de Califórnia, em Berkeley, encontraram parte da resposta de uma pergunta complexa no nematóide Caenorhabditis elegans. O sexo faz parte dos processos da evolução permitindo que o material genético de sexos opostos se recombine, criando um novo ser, único e capacitado de gerar outros novos seres. Mas como o sexo próprio evoluiu, é uma das questões que muitos pesquisadores se fazem. 

Abby Dernburg, do Laboratório de Biologia Molecular e Celular, identificou uma família chave de genes e de proteínas que ajudam a perceber o que acontece junto aos cromossomos do C. elegans durante a meiose. Esta divisão de células especializadas produz gametas, ou células sexuais, na qual cada uma tem somente uma cópia de cada cromossomo, em vez das duas cópias que a maioria das células transporta. 

O ano passado Dernburg, Phillips, e seus colegas identificaram a função da proteína chamada HIM-8 no C. elegan. Na HIM-8 ligam-se as cópias do cromossomo sexual da espécie C. elegan (o cromossomo X), e com isso os cromossomos conseguem emparelhar-se estavelmente. A este fenômeno os pesquisadores chamam de sinapse. Agora, Dernburg e Phillips encontraram três novos genes, que nomearam de zim-1, zim-2, e zim-3, e que executam as mesmas funções de genes encontrados em minhocas. Esses resultados foram publicados na Developmental Cell, em 2006.

Todos os genes deste código genético são proteínas diferentes, mas altamente relacionadas. Estas proteínas reconhecem geralmente seqüências específicas do DNA. Cada proteína atua num conjunto de duas, de modo a ligar um ou dois cromossomos específicos entre um conjunto de seis existentes no C. elegans. Os genes him e zim aparecem agrupados em um único cromossomo. “Há muitas famílias de proteínas “zinc-finger” envolvidas na transcrição do DNA, e tudo evoluiu muito rapidamente,” disse Dernburg.  

“A duplicação genética é comum em todas as espécies, mas a menos que um gene duplicado adquirira rapidamente uma nova função, não é provável que este seja conservado. O grupo de genes relacionados à proteína do “zinc-finger” em C. elegans faz com que se levante a questão de como e porque estas adquirem novas funções”, esclarece Dernburg. 

Dernburg e Phillips aplicaram a “reversão genética” aos genes vizinhos, oriundos a partir de animais obtidos do Japanese National Bioresource. Os pesquisadores podiam detectar visualmente as proteínas “zinc-finger” durante a meiose e mostrar que cada proteína liga-se especificamente aos cromossomos que ajudam a emparelhar.  Seguidamente mostraram que durante o meiose as proteínas ZIM e HIM-8 em cada cromossomos ligam-se ao envelope nuclear da célula. Na maioria das espécies eucarióticas - plantas, mamíferos, fungos - os telômeros nas extremidades dos cromossomos apóiam-se à membrana nuclear em uma estrutura transiente que chamamos de “bouquet meiótico”, disse Dernburg. “Em C. elegans são os centros que se emparelham, e não os telômeros, que se unem ao envelope nuclear. Não obstante, a associação com o envelope nuclear parece servir a uma função similar, que é estabilizar interações dos cromossomos durante o emparelhamento.”

“As proteínas “zinc-finger” evoluem rapidamente porque são modulares, de modo que as combinações dos elementos permite que se movam rapidamente para novas regiões no DNA. Isto faz com que os centros de emparelhamento dos diferentes cromossomos sejam únicos,” diz a pesquisadora. Pode ser que os C. elegans, que são hermafroditas, e vem à maturidade em somente três dias, estejam sob muita pressão para reproduzirem-se rapidamente. Os diferentes locais de ligação em diferentes centros de emparelhamento fazem que os cromossomos emparelhem mais rápido e a reprodução se dê mais rápida - ao contrário dos organismos que necessitam encontrar um companheiro para reproduzir-se, e assim amadurecerem mais lentamente.

A pergunta permanece: são os novos locais de ligação obrigatórios ou as novas formas da proteína “zinc-finger” que conduzem à evolução rápida nestes organismos?

  
14/02/2007
 

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