Variedade é o tempero da vida - especialmente quando se trata de genética. Nossa espécie precisa que o DNA se misture para criar a diversidade genética, que é a chave para a saúde e a resistência da população. À medida que as células se dividem e crescem, todos os 22 pares de cromossomos em um humano podem realizar trocas genéticas ao longo de todo o seu comprimento, com exceção dos cromossomos sexuais. Como X e Y diferem em tamanho e nos genes que carregam, esses dois feixes genéticos permanecem alheios.
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Mas a pesquisa tem mostrado como os cromossomos sexuais às vezes trocam dados genéticos em pontos selecionados - e parece que sua troca é mais desleixada do que se pensava inicialmente.
Uma equipe liderada por Melissa Wilson Sayres, da Arizona State University, oferece novos detalhes sobre o que acontece quando os cromossomos X e Y trocam DNA durante a divisão celular que dá origem a óvulos e espermatozóides. Curiosamente, o trabalho deles confirma que, quando os cromossomos sexuais conversam, um gene específico que é crítico para o desenvolvimento masculino às vezes é acidentalmente movido. Os resultados podem ajudar a explicar por que algumas pessoas têm DNA feminino - um par de cromossomos X - mas se desenvolvem fisicamente como homens.
Milhões de anos atrás, nossos cromossomos X e Y eram aproximadamente equivalentes e eram capazes de trocar livremente material genético. Na maioria dos casos, a evolução favorece essa troca de DNA entre os cromossomos, porque aumenta a diversidade. Mas hoje, o cromossomo X é muito mais longo que o cromossomo Y, e apenas duas pequenas regiões correspondentes permanecem nas pontas. “Muitas vezes falamos sobre como o X e o Y são diferentes”, diz Wilson Sayres. "Mas há duas regiões nas quais elas são idênticas", chamadas de regiões pseudo-autossômicas. É aqui que os cromossomos X e Y podem se unir e trocar o DNA.
Trabalhos anteriores dos geneticistas David Page, do MIT, e de Bruce Lahn, da Universidade de Chicago, mostraram que, milhões de anos atrás, segmentos do cromossomo X foram cortados, invertidos e reinseridos. O resultado dessa mutação, chamado de inversão, é que os cromossomos X e Y não podem mais interagir na região invertida. Análises do laboratório de Wilson Sayres também mostraram anteriormente que as inversões no cromossomo X aconteceram até nove vezes em nossa história evolutiva.
Essas inversões "foram favorecidas pela seleção natural porque impediram que o gene de determinação masculina recombinasse no X e permitiram que X e Y evoluíssem independentemente", diz Qi Zhou, pesquisador de pós-doutorado da Universidade da Califórnia, em Berkeley, que estuda o assunto. evolução dos cromossomos sexuais em moscas e pássaros.
Como o processo de inversão corta os genes pela metade, os cientistas podem ver os limites pseudo-autossômicos nos cromossomos simplesmente observando a sequência do DNA e identificando os fragmentos de genes truncados. Assim, Wilson Sayres questionou se a troca genética ocorrendo dentro das regiões pseudo-autossômicas poderia deixar uma assinatura distinta de diversidade com bordas nítidas. “Como a recombinação está acontecendo nas regiões pseudo-autossômicas, deve haver um aumento da diversidade em relação às outras partes do cromossomo X”, diz Wilson Sayres.
Para testar a ideia, ela e seus colaboradores de graduação do Estado do Arizona analisaram padrões de diversidade genética nos cromossomos X de 26 mulheres não relacionadas. Para sua surpresa, a equipe não observou uma borda clara. "A diversidade diminui a uma taxa quase linear em todo o limite pseudo-autossômico, o que sugere que os limites de recombinação não são muito rigorosos", diz Wilson Sayres. Em vez disso, parece que quando regiões pseudo-autossômicas trocam fragmentos de DNA, partes próximas da região invertida às vezes são levadas para o passeio. A equipe está apresentando seus resultados esta semana na reunião de 2015 da Sociedade de Biologia Molecular e Evolução, em Viena.
A descoberta "é realmente importante, porque um dos genes no cromossomo Y que está muito próximo desse limite é o SRY, a região determinante do sexo do Y", diz Wilson Sayres. O SRY é um gene que é essencial para iniciar o desenvolvimento de testículos em homens. "Se o limite não for definido, você pode puxar o gene SRY para o cromossomo X", diz ela. Nesse caso, um indivíduo com um genótipo XX, que é tipicamente feminino, pode desenvolver-se como masculino. também chamada de síndrome de la Chapelle, ocorre em 1 de 20.000 pessoas que parecem ser do sexo masculino.Os indivíduos com esta condição rara geralmente são estéreis.
"Muitas espécies de mamíferos têm SRY, e é em lugares muito diferentes no cromossomo Y, porque as inversões aconteceram muitas vezes de forma independente em diferentes linhagens", acrescenta Wilson Sayres. “É apenas má sorte que, em humanos, o gene SRY esteja próximo do limite de inversão.”
Um estudo de 2012 realizado por Terje Raudsepp na Texas A & M University e seus colegas já haviam sugerido que erros na recombinação XY podem mover o SRY para o cromossomo X em humanos e chimpanzés. O novo trabalho aumenta esse resultado e mostra um provável mecanismo. Além disso, como os limites da região de troca são tão difusos, é provável que a síndrome do sexo masculino XX não seja um fenômeno recente de "derrame" em humanos modernos, mas ocorreu por pelo menos milhares de anos. “XX machos provavelmente ocorreram com essa frequência ao longo da evolução humana”, diz Wilson Sayres.
A nova análise também mostra um pico inesperado de diversidade genética em uma seção invertida do cromossomo X que, em humanos, foi copiada e adicionada ao cromossomo Y. Um dos genes dentro desse pico é chamado de protocaderina 11, um gene que se acredita estar envolvido no desenvolvimento do cérebro. “As pessoas geralmente presumem que essa região é específica de X, mas na verdade mostramos que há troca entre X e Y nessa região”, diz Wilson Sayres. Isso é importante porque “a região transposta por X parece uma terceira região pseudo autossômica. Isso pode levar a um novo processo para genes tendenciosos do sexo masculino a partir do Y para pular para o X, onde eles não pertencem, levando a outros distúrbios genéticos do cromossomo sexual ”.
“O trabalho do grupo do Dr. Wilson Sayres certamente aumenta a profundidade da análise das curiosas características dos cromossomos sexuais humanos”, diz Raudsepp.