Cefalópodes "inteligentes" trocam a evolução do genoma pela prolífica edição de RNA

Cefalópodes “inteligentes” trocam a evolução do genoma pela prolífica edição de RNA

Texto traduzido do EurekAlert Polvo, lula e sépia são famosos por se envolver em um comportamento complexo, de desbloquear um tanque de aquário e escapar por meio da camuflagem instantânea da pele para se esconder...

3663 0

Texto traduzido do EurekAlert

Polvo, lula e sépia são famosos por se envolver em um comportamento complexo, de desbloquear um tanque de aquário e escapar por meio da camuflagem instantânea da pele para se esconder de predadores. Um novo estudo sugere que seu caminho evolutivo para a sofisticação neural inclui um mecanismo inovador: prolífica edição de RNA, em detrimento da evolução, em seu genoma.

Um estudo, conduzido por Joshua J.C. Rosenthal da Universidade de Tel Aviv e do Laboratório Biológico Marinho (MBL), e Eli Eisenberg, Noa Liscovitch-Brauer da Universidade de Tel Aviv, foi publicado na semana passado no periódico científico Cell.

A pesquisa baseia-se em descoberta anterior dos cientistas de que a lula exibe uma taxa extraordinariamente alta de edição nas regiões de codificação de seu RNA — particularmente nas células do sistema nervoso — o que tem o efeito de diversificar as proteínas que as células podem produzir. Mais de sessenta por cento dos RNAs transcritos no cérebro de lulas são recodificados por edição, enquanto que em seres humanos ou moscas de fruta, apenas uma fração de 1 por cento de seus RNAs têm um evento de recodificação.

No presente estudo, os cientistas encontraram similarmente altos níveis de edição de RNA em três outras espécies de cefalópodes “inteligentes” (dois polvos e um choco ou sépia) e identificaram dezenas de milhares de locais de recodificação de RNA evolutivamente conservados nesta classe de cefalópodes, chamada coleoide. A Coleoidea é uma sub-classe da classe Cephalopoda do filo Mollusca, agrupando animais de numerosas espécies.

A edição é especialmente enriquecida no sistema nervoso dos coleoides, descobriram os cientistas, afetando as proteínas que são os principais jogadores na excitabilidade neural e na morfologia neuronal. Em contraste, a edição de RNA no cefalópode mais primitivo Nautilus e no molusco Aplysia ocorre em ordens de magnitude mais baixos do que nos coleoides, descobriram os autores do artigo.

“Isso mostra que altos níveis de edição de RNA geralmente não é uma coisa de moluscos, é uma invenção dos cefalópodes coleoides”, diz Rosenthal. Em mamíferos, pouquíssimos locais de edição de RNA são conservados; esses locais não são pensados para estarem sob a seleção natural. “Há algo fundamentalmente diferente acontecendo nesses cefalópodes, onde muitos dos eventos de edição são altamente conservados e mostram sinais claros de seleção”, diz Rosenthal.

Os cientistas também descobriram uma ligação marcante entre os altos níveis de recodificação de RNA e a evolução genômica nesses cefalópodes. A forma mais comum de edição de RNA é realizada por enzimas ADAR, que exigem grandes estruturas (dsRNA) fortificando os locais de edição. Essas estruturas, que podem abranger centenas de nucleotídeos, são conservadas no genoma coleoide juntamente com os próprios locais de edição. A taxa de mutação genética nessas regiões flanqueadas é fortemente reduzida, relatou os pesquisadores.

“A conclusão aqui é que a fim de manter essa flexibilidade em editar o RNA, os coleoides tiveram que abrir mão da capacidade de evoluir nas regiões próximas — e muito”, disse Rosenthal. “A mutação é comumente pensada como a moeda corrente da seleção natural e estes animais estão surpreendendo isso ao manter a flexibilidade da recodificação ao nível de RNA”.

Rosenthal e seus colegas do Laboratório Biológico Marinho em Woods Hole, Massachusetts, Estados Unidos estão atualmente desenvolvendo modelos de sistemas geneticamente rastreável de cefalópodes para explorar os mecanismos e as consequências funcionais da sua prolífica edição de RNA. “Quando é que eles ligam e sob quais influências ambientais? Pode ser algo tão simples quanto as mudanças de temperatura ou tão complicado quanto a experiência, uma forma de memória”, diz ele.

Referências:

  1. Liscovitch-Brauer et al. Trade-off between transcriptome plasticity and genome evolution in cephalopods. (2017) Cell DOI: 10.1016/j.cell.2017.03.025
  2. KENNEY, Diana. ‘Smart’ cephalopods trade off genome evolution for prolific RNA editing.Disponível em: <https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-04/mbl-c040417.php>. Acesso em: 09 abr. 2017.
  3. New Scientist. Squid and octopus can edit and direct their own brain genes. Disponível em: <https://www.newscientist.com/article/2127103-squid-and-octopus-can-edit-and-direct-their-own-brain-genes/>. Acesso em: 09 abr. 2017.
Publicação arquivada em