ANDREA MILLÁN-TREJO (IBV-CSIC)
MADRID 22 abr. (EUROPA PRESS) -
Um novo estudo do Instituto de Biomedicina de Valência (IBV), vinculado ao Conselho Superior de Pesquisas Científicas (CSIC), descreve um mecanismo genético que permite que os neurônios alterem sua função e comportamento em resposta ao ambiente.
Utilizando o nematóide 'Caenorhabditis elegans' como modelo, os pesquisadores descobriram que um mecanismo epigenético atua como uma trava que bloqueia a capacidade dos neurônios de captar serotonina — neurotransmissor que regula o humor em humanos —, o que modifica sua identidade e funções.
Essa trava, apontam eles, pode ser aberta quando o ambiente assim o exige, modificando o comportamento do animal. A descoberta é fundamental para compreender como os sistemas nervosos dos organismos se adaptam ao ambiente e oferece uma nova via para investigar distúrbios como a depressão, a ansiedade ou o autismo.
Nesse contexto, o CSIC explica que todas as células de um organismo compartilham a mesma informação genética (ADN), a partir da qual surgem os diferentes tipos celulares com funções específicas (pele, fígado, neurônios...). Os genes e o ambiente interagem para modular as identidades e o funcionamento das células por meio de alterações epigenéticas, um sistema que determina à célula como interpretar o DNA para funcionar de uma maneira específica.
Agora, o trabalho publicado na revista “Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS) descreve como esse mecanismo regula a resposta ao neurotransmissor serotonina em um modelo animal simples, conseguindo alterar a identidade das neurônios e seu comportamento por meio de pequenas alterações nos genes em resposta ao ambiente.
O trabalho utiliza um pequeno verme nematóide (‘Caenorhabditis’), um ‘laboratório vivo’ amplamente utilizado em biologia e biomedicina para compreender como funciona o sistema nervoso: ele possui 302 neurônios, identificados um a um. No laboratório dirigido por Nuria Flames no IBV-CSIC, analisaram um tipo específico de neurônio desse animal (VC), que mostra indícios de algo inesperado: captar serotonina, neurotransmissor envolvido no comportamento e nos estados internos do animal.
"Na espécie 'Caenorhabditis elegans', as neurônios de identidade VC têm o potencial de captar serotonina, mas não o fazem porque existe uma repressão por mecanismos epigenéticos", explica Flames, pesquisadora do CSIC. "Um mecanismo chamado metilação de histonas atua como uma trava que bloqueia o gene mod-5/SERT, responsável por captar serotonina do meio. Por isso, esses neurônios não apresentam um fenótipo serotonérgico, marca biológica que permite a um neurônio captar serotonina”, observa.
IDENTIDADE NEURONAL PLÁSTICA
A equipe de pesquisa constatou que, em várias espécies do gênero 'Caenorhabditis', essa trava foi quebrada ao longo da evolução. “Essas espécies adquiriram um novo ‘potenciador’ que ativa o gene mod-5/SERT nas neurônios VC, escapando da repressão epigenética e permitindo que elas captem serotonina de forma intensa e estável”, descreve Flames.
Além disso, basta transferir esse potenciador para outras espécies, como a ‘C. elegans’, para que suas neurônios VC ativem o gene mod-5/SERT. “Uma única peça reguladora é suficiente para alterar a identidade e a função dos neurônios”, resume a pesquisadora do CSIC.
Para surpresa da equipe, em algumas espécies essa mudança também ocorre se o ambiente onde o verme habita assim o exigir. “Embora, em condições normais, os neurônios VC de ‘C. elegans’ reprimam a recaptação de serotonina, em condições específicas, a barreira epigenética se abre e esses neurônios se tornam serotonérgicos, o que altera o comportamento de postura de ovos. Sua identidade neuronal tem, portanto, um caráter plástico, depende do ambiente”, revela Andrea Millán Trejo, cientista do IBV-CSIC e da unidade associada do IBV ao Centro de Pesquisa Príncipe Felipe (CIPF), que figura como primeira autora do trabalho.
O uso desse modelo animal simples permite estudar a plasticidade e a evolução das identidades celulares conectando três níveis: regulação gênica (DNA), identidades neuronais (células) e comportamento (organismo). Além disso, mostra que nem tudo depende de grandes mutações em todo o genoma: pequenas alterações na regulação gênica podem ter efeitos importantes.
AMBIENTE E DOENÇA MENTAL
Assim, o estudo revela mecanismos de plasticidade neuronal que poderiam ser comuns em animais mais complexos. Nesse sentido, “o gene equivalente ao mod-5/SERT em humanos está envolvido na depressão, ansiedade ou autismo”, explica Flames. “Compreender como sua expressão pode ser suprimida ou ativada epigeneticamente poderia esclarecer mecanismos presentes em nosso próprio cérebro e contribuir para entender como o ambiente influencia a vulnerabilidade às doenças mentais”, antecipa.
Além disso, explicar como surgem novas funções em células e organismos pode ajudar a compreender melhor a diversidade dos sistemas nervosos. Isso mostra como os seres vivos podem se adaptar a mudanças ambientais, como a presença de substâncias químicas, o que poderia ser aplicado ao estudo da resposta dos organismos a mudanças ecológicas decorrentes das mudanças climáticas. Também pode inspirar formas de controlar genes de maneira flexível, ativando-os ou desativando-os de acordo com o ambiente, ou utilizá-lo como estratégia de controle de vermes parasitas na agricultura, pecuária e biomedicina.
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