Um novo modelo desenvolvido na Universidade de Tel Aviv oferece uma possível solução para a questão científica de por que sequências neutras, às vezes chamadas de “DNA lixo”, não são eliminadas do genoma de criaturas vivas na natureza e continuam a existir dentro dela mesmo milhões de anos depois.
Segundo os pesquisadores, a explicação é que o DNA lixo geralmente está localizado próximo ao DNA funcional. Os eventos de deleção nas fronteiras entre o lixo e o DNA funcional provavelmente danificam as regiões funcionais e, portanto, a evolução os rejeita. O modelo contribui para o entendimento da enorme variedade de tamanhos de genomas observados na natureza.
O fenômeno que o novo modelo descreve é chamado pela equipe de pesquisadores de “seleção induzida por bordas”. Foi desenvolvido sob a liderança do aluno de doutorado Gil Loewenthal no laboratório do Prof. Tal Pupko da Escola Shmunis de Biomedicina e Pesquisa do Câncer, Faculdade de Ciências da Vida e em colaboração com o Prof. Itay Mayrose (Faculdade de Ciências da Vida, Tel Aviv Universidade). O estudo foi publicado na revista biologia aberta.
Os pesquisadores explicam que, ao longo da evolução, o tamanho do genoma das criaturas vivas na natureza muda. Por exemplo, algumas espécies de salamandras têm um genoma dez vezes maior que o genoma humano.
O Prof. Pupko explica: “A taxa de deleções e inserções curtas, que são denominadas abreviadamente como ‘indels’, geralmente é medida examinando pseudogenes. Pseudogenes são genes que perderam sua função e nos quais há mutações frequentes, incluindo deleções e inserções de segmentos de DNA. Em estudos anteriores que caracterizaram os indels, descobriu-se que a taxa de deleções é maior do que a taxa de adições em uma variedade de criaturas, incluindo bactérias, insetos e até mesmo mamíferos como humanos. A questão que tentamos responder é como os genomas não são excluídos quando a probabilidade de eventos de exclusão de DNA é significativamente maior do que eventos de adição de DNA.”
O estudante de doutorado Loewenthal diz: “Fornecemos uma visão diferente da dinâmica da evolução no nível do DNA. Conforme mencionado, ao medir a taxa de indels, haverá mais deleções, mas as medições são realizadas em pseudogenes, que são sequências bastante longas . Afirmamos que em segmentos neutros mais curtos, é provável que deleções excluam segmentos funcionais adjacentes que são essenciais para o funcionamento do organismo e, portanto, serão rejeitados. Chamamos esse fenômeno de “seleção induzida por borda”. é curto, haverá um viés reverso de modo que haverá mais inserções do que deleções e, portanto, segmentos neutros curtos geralmente são retidos. Em nosso estudo, simulamos a dinâmica de indels, levando em consideração o efeito de “indução de borda seleção” e comparou os resultados da simulação com a distribuição de comprimentos de íntrons humanos (íntrons são segmentos de DNA no meio de um gene codificador de proteína, que não codificam uma proteína) . Uma boa correspondência foi obtida entre os resultados das simulações e a distribuição de comprimentos observada na natureza, e conseguimos explicar fenômenos peculiares na distribuição de comprimentos de íntrons, como a grande variação nos comprimentos dos íntrons, bem como a forma complexa da distribuição que não se parece com uma curva de sino padrão.”