Jonathan Wells estava certo: DNA sem codificação continua a mostrar função

Fonte: https://evolutionnews.org/2019/12/jonathan-wells-was-right-noncoding-dna-continues-to-show-function/
 Notícias Evolution | @DiscoveryCSC 10 de dezembro de 2019 às 04:49

 Em seu livro de 2011, The Myth of Junk DNA, Jonathan Wells chamou a noção de DNA lixo como uma barreira para a ciência. Observando as descobertas já feitas em 2011, ele disse que são "tempos emocionantes", prevendo que as pesquisas em andamento continuariam a descobrir funções que ainda não eram imaginadas. Como mostram os documentos a seguir, ele estava certo. Cistromes No PNAS, Dongyin Guan e Mitchell A. Lazar comentaram o trabalho de Fei et al., Concluindo que “mutações não codificadoras em potenciadores e outras regiões de ligação ao TF [fator de transcrição] menos bem caracterizadas também têm grandes efeitos na sobrevivência e proliferação celular . ”A revisão deles,“ Iluminando a matéria escura no genoma ”, começa,

“A complexidade dos organismos multicelulares exige que o genoma seja transcrito de maneira dependente do tipo de célula que responda a sinais, como hormônios, do ambiente interno. Isso é mediado pelo epigenoma, que decora e organiza o genoma em uma rede de proteínas histônicas modificadas que funcionam em nucleossomos e modificações químicas no DNA genômico, dispostas tridimensionalmente no núcleo da célula. As características funcionais do epigenoma, como a acetilação dos resíduos de histona lisina, são “lidas” por proteínas especializadas, como as que contêm bromodomains. Da mesma forma, o próprio genoma é lido por proteínas conhecidas como fatores de transcrição específicos da sequência (TFs), que reconhecem e se ligam a motivos específicos no DNA genômico. A totalidade desses sites para um determinado fator de transcrição em uma determinada célula é conhecida como seu “cistroma”. A maioria desses locais de ligação ocorre em ~ 99% do genoma que não codifica para proteínas. [Ênfase adicionada.] 

O trabalho de Fei et al. mostrou um caminho a seguir na identificação dos locais de ligação usados pelos TFs no DNA não codificante. Sites de ligação são como alças. As alças de uma ferramenta são funcionais, mesmo que não façam parte da própria máquina. Seria ruim quebrar as alças de uma serra elétrica, soltando-a e causando danos. Por razões semelhantes, os sites de ligação precisam permanecer intactos para todos os aprimoradores e TFs que se ligam a eles. Eles não devem ser quebrados por mutações, mesmo que o trabalho real seja feito por ferramentas codificadas pelos genes. Em outro estudo, centenas de intensificadores foram excluídos, estabelecendo que a maioria deles reside adjacente aos genes. A pesquisa mostrou, até o momento, que a maioria dos sites potenciadores - mas não todos - estão localizados perto dos genes que regulam. Seria imprudente, portanto, esperar que a exclusão de uma região não codificadora não tivesse efeito.

“Juntos, esses estudos de 2 grupos independentes sugerem que a interação promotor-promotor funcional é mais proximal do que regulada distalmente no nível do genoma. Seria interessante combinar essa análise com um estudo imparcial da arquitetura do genoma para determinar a proporção de aprimoradores funcionais necessários para interações potenciador-promotor de longo alcance e como isso difere da de todo o cistroma.”

Com os recentes progressos realizados na identificação de funções em regiões não codificantes, "o poder dessa técnica aumentará à medida que mais informações sobre a sequência do genoma inteiro estiverem disponíveis". 

Elementos transponíveis 

Partes do DNA que podem mudar de localização foram caracterizadas como "elementos egoístas" que parasitam o genoma. As notícias da Tokyo Tech estão questionando esse paradigma, dizendo: "Afinal, não é tão egoísta - papel fundamental dos elementos transponíveis na evolução dos mamíferos". Embora eles ainda atribuam uma teoria de "cooptação" das ETs, eles se surpreendem com a quantidade de considerado útil para o genoma do "hospedeiro": 

“O genoma humano contém 4,5 milhões de cópias de elementos transponíveis (TEs), as chamadas seqüências egoístas de DNA capazes de se mover pelo genoma por meio de mecanismos de recortar e colar ou copiar e colar. Contando com 30-50% de todo o DNA no genoma médio dos mamíferos, esses EEs têm sido convencionalmente vistos como carregadores genéticos, viajando de carona no genoma sem fornecer nenhum benefício ao organismo hospedeiro. Mais recentemente, no entanto, os cientistas começaram a descobrir casos em que seqüências de TE foram cooptadas pelo hospedeiro para fornecer uma função útil, como codificar parte de uma proteína hospedeira.”

A equipe do professor Hidenori Nishihara encontrou dezenas de milhares de "sequências de TE potencialmente cooptadas" em uma pesquisa abrangente por elas em genes de mamíferos.

 “Surpreendentemente, 20 a 30% de todos os locais de ligação em todo o genoma estavam localizados em EEs, com até 38.500 EEs contendo pelo menos um local de ligação. A maioria deles estava em um tipo de TE copiar e colar, conhecido como retrotransposon, que se duplica, deixando uma nova cópia em um novo local. As seqüências do local de ligação derivadas de TE foram mais conservadas entre as espécies do que o esperado, indicando que elas estão sendo preservadas pela evolução, porque elas desempenham alguma função importante.”

O conto evolutivo sobre a cooptação pode ser definido como uma queda, porque "ainda não está claro o quão comum é esse modo de evolução da rede reguladora mediada pela TE". Os defensores do design poderiam analisar esses dados com suposições não darwinianas e concluir, com Paul Nelson , "Se funcionar, não está acontecendo por acidente."

Proposta de solução de DNA não codificante 

Um ensaio de revisão em BioEssays de Giorgio Bernardi tem o intrigante título: "O Código Genômico: Uma Codificação / Moldagem Pervasiva de Estruturas de Cromatina e uma Solução do Mistério do 'DNA Não Codificante'". A solução? Grande parte do DNA não codificante está envolvido na criação da estrutura arquitetônica necessária para que as regiões codificadoras sejam acessíveis. Eles constroem os “LADs” (domínios associados à lâmina) que se conectam ao envelope nuclear, e os “TADs” (domínios topologicamente associados) que criam limites no genoma. Isso pode ajudar a explicar o mistério de partes ricas em GC do genoma que são caracterizadas por um grande número de ligações guanina / citosina na dupla hélice. Bernardi diz: 

“o código genômico, responsável pela codificação e moldagem generalizada dos domínios primários da cromatina (LADs e TADs primários, ou seja, os "espaços genéticos" / "compartimentos espaciais") resolve os problemas de longa data do "DNA não codificante", "DNA lixo" , "E" DNA egoísta ", levando a uma nova visão do genoma, moldada pelas seqüências de DNA.”

Bernardi se deleita com as sucessivas ondas de descoberta que desamarraram o "mistério" do DNA não codificador. O que essas seqüências longas e repetitivas, chamadas isóforos, estavam fazendo? Por que eles estavam lá? Demorou 66 anos, mas Bernardi parece satisfeito com o fato de a biologia molecular finalmente ter chegado a uma “imagem completa do código genômico, incluindo a conexão crucial com os espaços / compartimentos espaciais dos genes em que os genes dependem para sua função”. promovido de uma carga parasitária para uma parte essencial do genoma.

“Três explicações principais foram apresentadas para a existência de DNA não codificante, um problema que merece o termo “mistério”, já que ele resistiu a 50 anos de sondagem. Ohno, concentrando-se principalmente em pseudo-genes, propôs que o DNA não codificador fosse "DNA lixo". Doolittle e Sapienza e Orgel e Crick sugeriram a idéia de "DNA egoísta", envolvendo principalmente transposões visualizados como parasitas moleculares, em vez de terem uma função adaptativa para seus anfitriões. Por outro lado, o projeto ENCODE afirmou que a maioria (~ 80%) do genoma participou "de pelo menos um evento bioquímico associado a RNA e / ou cromatina em pelo menos um tipo de célula". Essa alegação, no entanto, foi rejeitada, principalmente por causa da definição frouxa de elementos "funcionais", em favor da visão de que "DNA lixo" ou "DNA egoísta" correspondem a 80-95% do genoma humano.

À primeira vista, o envolvimento generalizado dos isóforos na formação de domínios e compartimentos espaciais da cromatina parece deixar pouco ou nenhum espaço para o DNA "lixo" ou "egoísta". No entanto, deve-se considerar agora que as seqüências de codificação estão correlacionadas em termos de composição com os isóforos em que estão localizadas (as restrições de composição destes últimos, dependendo da necessidade de codificar / moldar estruturas de cromatina, como já mencionado) e ainda assim são expressas. Isso indica que não há problema para os transposons estarem, por um lado, correlacionados em termos de composição com os isóforos "hospedeiros" e, por outro, estar ativos. Escusado será dizer que essa visão também leva a um entendimento da transcrição "sobreposta" de RNAs não codificadores longos que se originam da maioria das seqüências de DNA e que desempenham papéis importantes.”

Que os evolucionistas relegem sua terminologia egoísta / lixo ao lixo da história. Qualquer coisa com um papel importante não é lixo. Os defensores do DI previram que as vastas partes do DNA não codificantes provariam ser funcionais e estavam certas. 

 Jonathan Wells, via Discovery Institute.