Descoberto mecanismo que cria novos genes… do nada

Palíndromos de DNA

O genoma humano contém cerca de 20.000 genes, usados para a construção de proteínas. As ações desses genes clássicos são coordenadas por milhares de genes reguladores, dos quais o menor codifica moléculas de microRNA com 22 pares de bases de comprimento.

Embora o número de genes permaneça relativamente constante, ocasionalmente novos genes surgem durante a evolução. Semelhante à gênese da vida biológica, a origem de novos genes tem desafiado a compreensão dos cientistas: De onde vêm e como surgem esses novos genes?

Heli Monttinen e colegas da Universidade de Helsinque (Finlândia) acreditam ter finalmente desvendado esse mistério: Eles descobriram um mecanismo que pode gerar instantaneamente palíndromos completos de DNA e, assim, criar novos genes de microRNA a partir de sequências de DNA anteriormente não codificantes.

Os palíndromos de DNA são as sequências de ácidos nucleicos (DNA ou RNA) que podem ser igualmente lidos da esquerda para a direita ou da direita para a esquerda. No caso do DNA, as sequências palindrômicas são formadas pelos pares de bases complementares ATCG (adenina com timina ou citosina com guanina).

Um insight central foi modelar a história do gene usando informações de espécies relacionadas. A modelagem demonstrou que os palíndromos dos genes de microRNA são gerados por uma única mutação.

Novo mecanismo da evolução

Todas as moléculas de RNA requerem sequências palindrômicas de bases que prendem a molécula em sua conformação funcional. As chances de mutações aleatórias de base formarem gradualmente essas sequências são extremamente pequenas, mesmo para os genes simples de microRNA. Consequentemente, a origem dessas sequências palindrômicas era um enigma.

“Nós demonstramos que a troca de modelos na replicação do DNA pode formar um emparelhamento de bases perfeito para uma estrutura de caule com um único evento de mutação, participando do surgimento de quase 20 genes de microRNA humanos. Sendo um mecanismo de frequência relativamente alta, a troca de modelos fornece matéria-prima para a evolução e permite a religação quase instantânea da informação genética e a rápida adaptação a ambientes em mudança,” explicou a equipe.

Embora os resultados sejam baseados em pequenos genes reguladores, os pesquisadores acreditam que as descobertas podem ser generalizadas para outros genes e moléculas de RNA. Por exemplo, ao utilizar as matérias-primas geradas por esse mecanismo, a seleção natural pode criar estruturas e funções de RNA muito mais complexas.

Com efeito prático ainda maior é o fato de que, ao menos em princípio, o surgimento de genes microRNA é tão fácil que novos genes poderiam afetar a saúde humana.