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Estudo descobre mecanismo de herança epigenética induzido por estresse

Cientistas descobriram um mecanismo no qual os efeitos do estresse são herdados epigeneticamente por várias gerações por meio de alterações na estrutura da cromatina

Figura 1: o dATF-2 é essencial para a formação de heterocromatina. Na linhagem das drosófilas, em que o gene branco necessário para a produção de pigmento vermelho dos olhos está localizado perto da heterocromatina, a expressão do gene branco é silenciada pela heterocromatina, levando ao olho branco (à esquerda). No mutante dATF-2, a heterocromatina é desorganizada, levando ao olho vermelho (à direita).
Nos últimos anos observamos o crescente interesse no fenômeno da herança epigenética: a ideia de que nosso genoma, por meio de marcadores epigenéticos e outras modificações estruturais, transmite mais informações que a própria sequência de letras codificadas em seus pares de bases do DNA. Foi demonstrado que vários tipos de estresses induziram essas mudanças epigenéticas, mas os mecanismos subjacentes envolvidos permanecem desconhecidos.

Para esclarecer esses mecanismos, cientistas investigaram o nível de ativação do fator-2 de transcrição (ATF-2), que faz parte de um grupo de fatores de transcrição reguladores da expressão gênica em resposta a mudanças no âmbito celular. Pesquisas anteriores sugeriam que, na ausência de estresse, o ATF-2 desempenha o papel de silenciar determinados genes pela formação de heterocromatina, um tipo de cromatina bem condensada, cujo estado pode ser herdado epigeneticamente. Quando o estresse é ativado, o ATF-2 modifica sua função e induz a expressão gênica.
Figura 2: a heterocromatina desorganizada por stress via dATF-2 é herdada. A exposição de moscas ao stress por calor durante o início da embriogênese provocou a desorganização da heterocromatina, levando ao olho vermelho (acima). Quando as moscas submetidas ao calor foram cruzadas com moscas não submetidas ao stress, as progênies resultantes exibiram um pouco do fenótipo de olhos vermelhos (abaixo à direita). A quantidade de pigmento vermelho dos olhos foi quantificada e mostrada (abaixo à direita).
Ao estudar as mutações no gene ATF-2 em drosófilas (dATF-2), cientistas observaram uma desorganização na estrutura da heterocromatina e metilação reduzida de proteínas histonas, o principal componente da cromatina (Fig. 1). Análises posteriores revelaram que o choque por calor e o estresse osmótico durante os resultados da embriogênese inicial resultam em fosforilação do dATF-2 e ativam sua liberação da heterocromatina.
Figura 3: herança multigeracional da heterocromatina alterada por stress. Quando as moscas foram expostas a stress por calor apenas na 1.ª geração, seu efeito, que pode ser avaliado pelo fenótipo de olhos vermelhos, foi observado nas moscas de 2.ª geração, mas não nas gerações seguintes (verde). Quando expostas ao stress por calor na 1.ª e 2.ª gerações, seu efeito foi observado nas três gerações sucessivas (amarelo).
O mais interessante é que os cientistas descobriram que a desorganização da heterocromatina provocada pela liberação do dATF-2 foi transmitida para a próxima geração de células, sem qualquer mudança nas suas sequências de DNA (Fig. 2). No caso de choque por calor, o stress contínuo em múltiplas gerações resultou no estado de cromatina alterada também sendo herdado pelas gerações seguintes (Fig. 3). Portanto, as descobertas propiciam o primeiro exemplo de transmissão multigeracional de mudança epigenética induzida por stress, enfatizando o papel desempenhado pelo ATF-2 e abrindo novas e promissoras vias para outros estudos.