Depois de passar meses sem comer, beber ou em movimento, os mamíferos hibernam devem se recuperar de alterações fisiológicas extremas. Dois novos estudos sugerem que as “superpotências” genéticas subjacentes a essa incrível resiliência também podem estar presentes no genoma humano.
Para esses estudos, publicado quinta -feira, 31 de julho, no jornal CiênciaPesquisadores da Universidade de Utah aprimoraram as regiões de DNA específicas que ajudam os hibernadores a se recuperar rapidamente da atrofia muscular, resistência à insulina e danos cerebrais. Eles encontraram fortes evidências para sugerir que o genoma humano compartilha essas regiões genéticas, que funcionam como interruptores de controle para as adaptações do hibernador. Encontrá -los e aproveitá -los pode levar a novos tratamentos para diabetes tipo 2, doença de Alzheimer e outros distúrbios, dizem os pesquisadores.
“Os seres humanos já têm a estrutura genética”, disse Susan Steinwand, pesquisadora de neurobiologia e anatomia da U of U Well being e primeiro autora de um dos estudos. “Só precisamos identificar os interruptores de controle para essas características do hibernador”.
Durante a hibernação, os mamíferos entram em um estado de torpor ou dormência fisiológica. Isso lhes permite sobreviver meses sem comida e água, mas a um grande custo para sua saúde. Seus músculos se deterioram devido à falta de nutrição e movimento, disse Christopher Gregg, professor de neurobiologia na U of U e no autor sênior de ambos os estudos, Gizmodo. As proteínas associadas à doença de Alzheimer se acumulam em seus cérebros e, após o despertar, a repentina reperfusão do sangue pode causar mais danos neurológicos, explicou. Além disso, eles se tornam resistentes à insulina devido à quantidade de gordura que ganham para sustentá -los durante meses de fome.
Os mamíferos de hibernação desenvolveram adaptações notáveis para reverter esse extenso dano fisiológico. Os genes subjacentes a essas adaptações provavelmente também estão presentes em humanos e outros não-hibernadores, explicou Gregg. O fato de a hibernação ter evoluído de forma independente em várias espécies animais sugere que seus ingredientes genéticos básicos estão presentes no genoma dos mamíferos. Portanto, os não-hibernadores ainda podem carregá-los.
“Todos nós temos os mesmos genes entre as espécies”, disse Gregg. “A grande mudança está nos 98% do genoma que não codifica os genes”. O DNA não codificante é amplamente responsável pela regulação de genes. Nos hibernadores, regiões específicas do DNA não codificante atuam como “comutadores mestres” para controlar as respostas genéticas funcionais à fome e à referência, explicou.
Encontrar esses mestres interruptores no genoma dos mamíferos é como procurar agulhas em um palheiro de DNA. Para conseguir isso, os pesquisadores fizeram comparações de todo o genoma entre os mamíferos para identificar regiões de DNA conservadas que são estáveis na maioria das espécies, mas mostram mudanças aceleradas nos hibernadores. Essas regiões aceleradas por hibernador são reguladores que ativam os genes em células específicas em momentos específicos, disse Elliott Ferris, analista de dados do Laboratório de Gregg em U of U e primeiro autor de um dos estudos, Gizmodo.
Para entender os processos biológicos que podem estar ligados a essas regiões aceleradas do hibernador, os pesquisadores identificaram genes que são virados ou recusados durante o jejum em ratos. A hibernação é uma adaptação para sobreviver à escassez de alimentos, portanto, o jejum desencadeia alterações metabólicas semelhantes. Isso os levou a “genes hub” que atuam como reguladores mestre para alterações induzidas por jejum na atividade de genes.
“A descoberta realmente surpreendente que foi muito emocionante foi que os elementos ligados à hibernação estão afetando desproporcionalmente esses genes-chave do hub”, explicou Gregg. “A implicação é que os hibernadores mudaram a regulamentação e a atividade desses genes centrais para terem grandes efeitos a jusante em todo o programa para responder à escassez de alimentos e privação de alimentos. Isso é importante ao pensar em traduzir esse conhecimento no mundo actual”.
Gregg é co-fundador da Primordial AI, uma startup de biotecnologia baseada em Utah que aproveita a IA para descobrir alvos de medicamentos gene reguladores mestre. Através desta empresa, ele pretende desenvolver medicamentos que imitam as vantagens genéticas que os hibernadores têm, como aumentar a neuroproteção nos pacientes de Alzheimer ou reverter a resistência à insulina nos diabéticos tipo 2. “Esses genes do hub são os que achamos um bom ponto de partida para projetar medicamentos para afetar esses genes”, disse Gregg.
