ALICANTE 20 fev. (EUROPA PRESS) -
Uma equipe de pesquisa do Instituto de Neurociências (IN), um centro conjunto do Conselho Nacional de Pesquisa da Espanha (CSIC) e da Universidade Miguel Hernández de Elche (UMH), em colaboração com pesquisadores da Universidade de Columbia em Nova York, nos Estados Unidos (EUA), identificou um mecanismo "chave" para controlar a atividade que regula a identidade neuronal.
Especificamente, ele regula a produção de duas proteínas diferentes a partir do mesmo gene. Essa descoberta tem implicações para a compreensão da identidade neuronal em vertebrados, já que muitos dos mecanismos descobertos no modelo animal estudado, o verme 'Caenorhabditis elegans', estão presentes em camundongos, humanos e outras espécies, de acordo com o CSIC-UMH em um comunicado.
O estudo, liderado pelo pesquisador Eduardo Leyva Díaz, chefe da linha emergente de mecanismos moleculares de identidade neuronal na IN, revela que o gene ceh-44, homólogo ao gene CUX1 em humanos e camundongos, dá origem a duas isoformas completamente diferentes, variantes da mesma proteína que podem ter diferenças em sua estrutura ou função.
Uma delas atua como um fator de transcrição essencial para a regulação de genes neuronais, enquanto a outra codifica uma proteína transmembrana localizada no aparelho de Golgi, uma organela presente nas células que atua como seu "centro logístico", cuja função ainda é desconhecida.
Leyva Díaz destacou que "o mais surpreendente é que essa organização gênica é mantida em vertebrados, o que sugere que ela poderia desempenhar um papel fundamental na especificação neuronal em espécies mais complexas".
Isso também indica que a identidade de uma célula determina sua morfologia e funções durante sua vida. No caso dos neurônios, sua estrutura é particularmente única, pois, uma vez formados durante o desenvolvimento, eles nunca mais se dividem.
Isso significa que sua função deve permanecer estável durante toda a sua existência. Para conseguir isso, os neurônios expressam um conjunto específico de genes que definem sua atividade dentro dos circuitos cerebrais. Qualquer interrupção nesse processo pode comprometer sua função e contribuir para o desenvolvimento de distúrbios neurológicos.
ATUA COMO UM "EDITOR DE VÍDEO
De acordo com o CSIC-UMH, esse trabalho "lança luz" sobre como a identidade neuronal é estabelecida e mantida por um mecanismo de splicing alternativo.
Esse é um "processo essencial" na expressão gênica, pelo qual fragmentos não codificantes de RNA mensageiro são removidos para gerar proteínas funcionais.
Em particular, ele atua como uma espécie de "editor de vídeo", removendo cenas irrelevantes e juntando as melhores partes para "contar uma história compreensível".
Em alguns casos, esse processo permite que o mesmo gene dê origem a diferentes proteínas, dependendo de como os fragmentos de RNA codificadores são montados.
A equipe do NI identificou que a produção da versão neuronal da proteína CEH-44 depende de um fator de splicing conservado, chamado UNC-75 no verme Caenorhabditis elegans e CELF em vertebrados.
Esse mecanismo é "fundamental" na identidade neuronal porque permite a produção seletiva de proteínas específicas no sistema nervoso.
"Conseguimos demonstrar que o UNC-75/CELF atua como um regulador fundamental desse processo, promovendo a produção da isoforma neuronal e suprimindo a alternativa não neuronal", disse Leyva Díaz.
ESTUDANDO UM MODELO DE VERME
Para desenvolver essa pesquisa, os especialistas usaram o modelo animal do verme 'Caenorhabditis elegans', um pequeno nematoide amplamente utilizado em biologia devido à sua simplicidade genética e ciclo de vida rápido.
Apesar de sua aparente simplicidade, esse verme tem um sistema nervoso bem caracterizado com 302 neurônios, cujo desenvolvimento e conexões sinápticas foram mapeados em detalhes.
De acordo com o pesquisador, trabalhar com esse tipo de verme permite que "modificações genéticas precisas sejam feitas de forma rápida e reproduzível, o que facilita a identificação de mecanismos conservados na regulação da identidade neuronal".
Além disso, sua transparência possibilita a visualização da expressão gênica em organismos vivos por meio de técnicas de fluorescência, o que foi um fator fundamental nesse estudo.
A equipe, em colaboração com o laboratório dirigido por Oliver Hobert, especialista em mecanismos de especificação neuronal da Universidade de Columbia, usou ferramentas de edição de genes baseadas em CRISPR-Cas9 e técnicas avançadas de microscopia para caracterizar o mecanismo.
NOVOS CAMINHOS DE PESQUISA
Os resultados do estudo abrem novos caminhos de pesquisa na neurociência do desenvolvimento. A próxima meta da equipe é determinar se esse mecanismo de splicing é conservado em vertebrados e como ele pode afetar a formação de circuitos neurais no cérebro.
"Sabemos que o gene CUX1 em humanos é essencial para a especificação de neurônios nas camadas superiores do córtex cerebral e para a formação do corpo caloso, mas ainda não sabemos como sua expressão é regulada", diz Leyva Díaz.
Nessa linha, a pesquisadora enfatiza que "entender como a identidade dos neurônios é gerada e mantida é crucial para decifrar o desenvolvimento do sistema nervoso e pode ter implicações em patologias em que essa identidade é perdida".
Esse trabalho foi possível graças ao financiamento do Howard Hughes Medical Institute (EUA) e do programa GenT para o recrutamento de pesquisadores PhD de excelência da Generalitat Valenciana.
A equipe agradeceu à pesquisadora Guillermina López Bendito, do IN, por tê-los recebido em seu laboratório, "um ambiente ideal para o desenvolvimento dessa pesquisa".
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático