Mais DNA Denisovano e Neandertal encontrado nos centrômeros da nossa espécie

Em um estudo publicado na eLife (1), pesquisadores destrincharam pela primeira vez os centrômeros no material genético humano e revelaram mais DNA de Neandertais, Denisovanos e de outra espécie hominini ainda não identificada mesclados ao DNA da nossa espécie. Os resultados do estudo abrem novos caminhos par estudar tanto como cromossomos se comportam durante a divisão celular quanto a mudança que esses componentes cromossômicos sofreram ao longo da evolução humana.

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Um centrômero é uma região constrita de um cromossomo (estrutura constituída de DNA geralmente associada a proteínas, onde os genes são dispostos de forma linear) que separa este em um pequeno braço (p) e um longo braço (q). É, basicamente, a "cintura" do cromossomo. Durante a divisão celular, os cromossomos primeiro são replicados para que cada célula irmã receba um conjunto completo de cromossomos. Seguindo a replicação do DNA, o cromossomo consiste de duas estruturas idênticas chamadas de cromátides irmãs, as quais são seguradas juntas graças ao centrômero e impedindo que essas estruturas não se percam durante o processo de divisão da célula. Os centrômeros também são o local onde as fibras do fuso mitótico são anexadas para puxar e separar os cromossomos na divisão celular.

Porém, o DNA constituindo os centrômeros contém uma grande quantidade de sequências repetidas, e os cientistas não tinham ainda conseguido mapear de maneira apropriada essa região. Outra característica dos centrômeros é que eles não participam do processo de 'crossover' que ocorre quando as células eucarióticas sexuadas se dividem para a formação dos gametas reprodutivos. Durante o crossover, cromossomos se emparelham próximos uns dos outros, e partes dos seus braços são compartilhadas entre si, às vezes cortando e dividindo DNA para que os genes possam ser embaralhados. Porém, esse processo permutativo praticamente inexiste próximo dos centrômeros. Sem esse embaralhamento genético em cada geração, centrômeros podem preservar antigos trechos de DNA intactos oriundos de distantes ancestrais ao longo da linhagem evolucionária.

Nesse sentido, os pesquisadores do novo estudo resolveram explorar essa região cromossômica na busca de haplótipos - grupos de genes que são transmitidos juntos na evolução humana - se estendendo ao longo de vastas porções dos nossos genomas, e até mesmo ao longo do centrômero.

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Na primeira parte do estudo, os pesquisadores procuraram por polimorfismos únicos nucleotídicos - mudanças em uma única letra de DNA (adenina, guanina...) - transmitidos verticalmente e conseguiram com sucesso identificar haplótipos centroméricos no material genético das moscas de fruta (Drosophila).

Na segunda e central parte do estudo, os pesquisadores voltaram o foco para o DNA humano e procuraram por sequências centroméricas a partir do 1000 Genomes Project, um catálogo público de variações humanas. E, mais um sucesso, eles revelaram haplótipos se estendendo nos centrômeros de todos os cromossomos humanos.

No cromossomo sexual X, eles encontraram importantes haplótipos representando linhagens tão antigas quanto 500 mil anos atrás. No genoma como um todo, a maior parte da diversidade foi vista entre o material genético Africano, consistente com a mais recente disseminação dos humanos modernos para fora da África. Mas uma das mais antigas linhagens de centrômeros haplótipos não foi carregada por esses emigrantes. No cromossomo 11, eles encontraram haplótipos altamente divergidos de DNA Neandertal em genomas não-Africanos. Esses haplótipos divergiram entre 700 mil e 1 milhão de anos atrás, em torno da época em que os ancestrais dos Neandertais se separaram de outros ancestrais dentro do gênero Homo. Além disso, DNA Denisovano também foi revelado em abundância, apesar da maior parte do material genético arcaico compartilhado parecer ter tido origem de introgressão com os Neandertais.

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Leituras recomendadas:

Segundo os pesquisadores, o DNA Neandertal no cromossomo 11 pode estar influenciando nosso senso de olfato. Os humanos modernos (Homo sapiens) possuem cerca de 300 diferentes genes para receptores de cheiro, e 34 desses genes residem no haplótipo centromérico do cromossomo 11, este o qual engloba um total de 37 genes do tipo. Os haplótipos centroméricos Neandertais e um outro antigo haplótipo revelados respondem por cerca de metade das variações nas proteínas desses receptores.

Além de sequências Neandertais, os pesquisadores também identificaram no cromossomo 12 um haplótipo ainda mais antigo e arcaico que parece ter derivado de um parente evolutivo humano desconhecido, via introgressão ou conservação por seleção positiva.

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Além de revelar uma não esperada diversidade na região genômica dos centrômeros, incluindo uma grande quantidade de antigas linhagens nas Regiões Proximais Centroméricas pertencentes a outros homininis, o novo estudo abriu uma porta para o estudo evolucionário e funcional dos haplótipos centroméricos em relação aos cromossomos, como a investigação de processos meióticos e o desenvolvimento de doenças genéticas, câncer e envelhecimento.

(1) Publicação do estudo: eLife

Referências adicionais:
1. https://www.ucdavis.edu/news/dark-centers-chromosomes-reveal-ancient-dna
2. https://www.genome.gov/genetics-glossary/Centromere