Nosso genoma está repleto de DNA não codificador de proteínas que antigamente era conhecido como 'DNA lixo' , mas que hoje sabemos ser muito mais importantes do que imaginávamos. 

Dos cerca de três bilhões de pares de bases que compõem o genoma humano, apenas cerca de 2% codificam proteínas, deixando os 98% restantes com funções menos óbvias.

Desconsiderado por alguns como um 'DNA lixo' ou inútil, suas origens, efeitos e propósito potencial na evolução da vida têm atraído a atenção de biólogos e geneticistas desde que foi notado pela primeira vez povoando nossos cromossomos na década de 1960.

Agora, pesquisadores da Universidade de Tel Aviv, em Israel, acrescentaram algumas informações vitais sobre as razões pelas quais o DNA não-codificante persiste, o que poderia nos ajudar a entender melhor a rica variedade de tamanhos de genoma em todo o mundo vivo.

 

 

 

Em 1977, dois cientistas chamados Richard Roberts e Phil Sharp notaram independentemente que uma boa parte dessa desordem de DNA não estava apenas espalhada entre nossos genes, mas frequentemente os interrompia no meio da sequência, uma descoberta que mais tarde lhes rendeu um Prêmio Nobel. Conhecidos como íntrons, eles pareciam sobrecarregar células complexas como as nossas, deixando intactas as mais simples - como as das bactérias.  Eles também acrescentaram muito trabalho ao processo de tradução do DNA em algo material.

Cada vez que uma proteína era recém-criada, essas interrupções teriam que ser cortadas do modelo genético, exigindo que as instruções de codificação fossem reunidas antes de serem interpretadas como uma proteína.  Uma comparação cotidiana seria ter que retirar milhares de palavras sem sentido só para ler uma frase. Essa maneira aparentemente esbanjadora de operar é necessária em toda a natureza, com as bactérias da sorte e outros procariontes se destacando como exceções.

O número de íntrons também difere muito de espécie para espécie;  humanos têm quase 140.000 íntrons, ratos cerca de 33.000, moscas-das-frutas comuns quase 38.000, leveduras (Saccharomyces cerevisiae) apenas 286 e o %u200B%u200Bfungo unicelular Encephalitozoon cuniculi, apenas 15 íntrons. 

Interessantemente, enquanto os genomas têm um viés natural conhecido para deletar em vez de adicionar DNA ao longo do tempo, o 'DNA lixo' nunca parece diminuir mesmo depois de milhões de anos de evolução. Na verdade, o oposto supostamente aconteceu, já que os eucariotos têm genomas maiores, proteínas mais longas e regiões intergênicas muito maiores em comparação com os procariontes. 


Os pesquisadores propuseram que a exclusão de qualquer pedaço intrusivo de DNA em torno das regiões de codificação provavelmente prejudicaria a sobrevivência do animal, já que as seções de codificação também poderiam ser cortadas ao mesmo tempo. Deleções que ocorrem perto das bordas ocasionalmente se projetam para a região conservada e, portanto, estão sujeitas a uma forte seleção purificadora.  Essa "seleção induzida por borda", em que uma sequência neutra fica entre as regiões codificantes, criaria, portanto, um viés de inserção para sequências de DNA curtas e não codificantes.

Essencialmente, o 'DNA lixo' age como um tampão mutacional, protegendo as regiões que contêm as sequências mais sensíveis necessárias para codificar as proteínas. Os pesquisadores criaram um modelo matemático para mostrar essas dinâmicas em ação. Anteriormente, foi sugerido que "o viés de exclusão leva ao encolhimento dos genomas ao longo dos tempos evolutivos".  O resultado contra-intuitivo de que longas sequências de evolução neutra podem surgir mesmo sob um forte viés de deleção é devido à rejeição de deleções que invadem as bordas altamente conservadas das sequências neutras. 

Embora seu modelo forneça uma explicação plausível para a variação nos comprimentos dos íntrons dentro de uma espécie, não pode explicar por que eles diferem entre as espécies. Uma explicação trivial é que os próprios parâmetros do modelo evoluem. Assim, diferentes espécies têm diferentes taxas de taxa de inserção para deleção e, possivelmente, propensão diferente para o surgimento de regiões conservadas dentro dos íntrons. 

Saber que existe um viés pode ajudar a explicar a variedade de íntrons que vemos na natureza e por que alguns organismos parecem mais geneticamente "caóticos" do que outros. A origem dessas interrupções também é uma área de pesquisa em andamento, com uma longa história de vírus e genes desatualizados sugeridos como fontes. Nos últimos anos, a ciência se afastou cada vez mais da descrição de todos os íntrons como 'DNA lixo', à medida que mais funções possíveis são descobertas, incluindo íntrons sendo transcritos em cadeias de RNA que supervisionam a produção de proteínas. O que poderíamos considerar lixo poderia, com o tempo, ser visto como um tesouro genético.  Pode parecer uma maneira complicada de construir um organismo, mas com vários bilhões de anos de evolução em seu currículo, a natureza parece saber o que está fazendo.