Fragmentos de DNA deixados por vírus que infetaram os nossos antepassados longínquos podem funcionar como verdadeiros “rastilhos” para o início de nova vida humana, segundo um estudo recente.
Vírus antigos, DNA humano e o papel dos LTR5Hs na vida humana
No artigo, a bióloga Raquel Fueyo, da Universidade de Stanford, e os seus colegas escrevem que os resultados “mostram como genes surgidos relativamente há pouco tempo… podem adquirir funções essenciais ao desenvolvimento em humanos”.
Um modelo 3D do blastocisto: o blastóide
Para investigar este fenómeno, a equipa recorreu a uma esfera de células estaminais induzidas a imitar um blastocisto - a fase do desenvolvimento embrionário que ocorre cerca de cinco dias após a fertilização. Este modelo tridimensional, chamado blastóide, reproduz o estádio imediatamente anterior ao momento em que o embrião se implanta no revestimento do útero.
O que acontece quando os LTR5Hs são desligados
Quando os investigadores desativaram um conjunto de genes virais remanescentes conhecido como LTR5Hs, o modelo embrionário ou se transformou num aglomerado de células desorganizado ou acabou por morrer. Sem os LTR5Hs, a camada intermédia do blastóide - o epiblasto, uma das três camadas de tecido - não se formou de forma adequada.
Retrovírus endógenos: quanto do nosso genoma vem de invasores antigos
Até 9% do nosso DNA é composto por material genético proveniente de invasores virais antigos. Estes fragmentos, descritos como remanescências de retrovírus endógenos, infiltraram-se no material genético das células reprodutivas dos nossos antepassados há milhões de anos e ficaram permanentemente integrados no nosso “plano” genético.
Os LTR5Hs terão surgido na nossa linhagem ancestral há cerca de 5 milhões de anos, já depois de humanos e outros grandes símios se terem separado dos macacos do Velho Mundo, como babuínos e macacos-rhesus.
Apesar de parecer um período enorme, em termos evolutivos trata-se de uma alteração relativamente recente no genoma.
Inserções únicas e identidade de linhagem
Segundo Fueyo e a equipa, “muitas das inserções genómicas de LTR5Hs no genoma humano são exclusivas da nossa própria espécie”. E acrescentam: “mostrámos que a atividade de [LTR5Hs] é necessária para a formação do blastóide e para a identidade das linhagens celulares”.
ZNF729: o gene influenciado pelos LTR5Hs
A equipa concluiu que este elemento regulador aumenta a expressão de outras sequências próximas, incluindo um gene chamado ZNF729, que desempenha um papel determinante na multiplicação de células estaminais e na definição da identidade celular.
Quando a expressão de ZNF729 é baixa, uma camada inteira de tecido embrionário acaba por se formar de forma incorreta - um efeito consistente com os problemas observados na formação do epiblasto quando os LTR5Hs são desligados.
Os investigadores suspeitam ainda que, ao potenciar ZNF729, o conjunto de genes LTR5H terá tornado o processo mais “aderente”, conferindo aos nossos antepassados uma vantagem evolutiva relevante.
O que estes resultados sugerem sobre a evolução do genoma
Na conclusão, os autores sublinham que estas observações indicam que a remodelação evolutiva das redes de regulação genética pode não só gerar inovação específica de espécie, como também criar novas dependências - tornando essenciais elementos reguladores e genes que surgiram relativamente há pouco tempo.
Implicações e cautelas ao interpretar estudos com blastóides
Este tipo de trabalho, assente em blastóides (modelos 3D que imitam o blastocisto), ajuda a clarificar mecanismos muito precoces do desenvolvimento humano que, por razões técnicas e éticas, são difíceis de estudar diretamente. Ao mesmo tempo, importa lembrar que um blastóide não é um embrião e que, por isso, as conclusões devem ser interpretadas no contexto das limitações do modelo.
Porque interessa perceber a função de DNA viral no desenvolvimento
Compreender como remanescentes de retrovírus endógenos - como os LTR5Hs - influenciam genes como ZNF729 pode vir a ser útil para aprofundar o conhecimento sobre falhas muito precoces do desenvolvimento e sobre a forma como a regulação genética define a organização das camadas embrionárias. Além disso, estes resultados reforçam a ideia de que partes do genoma herdadas de infeções antigas podem ser reaproveitadas pela evolução para desempenhar funções críticas.
Esta investigação foi publicada na revista Nature.
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