Cientistas reconstroem em 3D cromossomo de mamute de 52 mil anos

Recuperar amostras de DNA de animais antigos é uma coisa. Sequenciar o genoma dessas espécies é outra, mais complicada. Reconstruir a arquitetura desses cromossomos, então, é mais difícil ainda. Mas foi isso que um grupo internacional de cientistas fez com uma amostra de 52 mil anos de um mamute-lanoso.

Essa é a primeira vez que a estrutura 3D de um cromossomo é formada usando uma amostra de DNA antigo. Cromossomos fossilizados são cerca de um milhão de vezes mais longos do que os fragmentos mais comumente encontrados em fósseis. 

Quando se tem a arquitetura do cromossomo, mostrando como o genoma do mamute estava organizado nas células, dá para entender quais genes estavam ativos e quais não estavam. Essas informações foram reveladas em um estudo publicado nesta quinta (11) a revista científica Cell.

Como reconstruir cromossomos antigos

É um processo difícil, porque os pesquisadores precisam ter certeza “de que as amostras muito antigas ainda mantém sua posição estrutural”, explica o brasileiro José Onuchic, professor de física da Universidade Rice, nos Estados Unidos, que participou no estudo.

Como isso foi possível? Esse mamute passou por um processo de liofilização logo antes de morrer, um misto de desidratação e congelamento que preservou sua pele em um estado parecido com o vidro de uma janela, que os cientistas chamaram de cromovidro. Preservadas desse jeito, as partículas de DNA não podiam se mover muito, mantendo sua posição estrutural e ficando congeladas no tempo. Sem a transição do líquido para o vidro, esse trabalho teria sido “impossível”, segundo José.

Para diminuir o ruído nos dados e chegar à estrutura do cromossomo do mamute, os pesquisadores juntaram o mapeamento de genomas de mamutes já disponíveis com informações extraídas usando o método Hi-C.

Esse método possibilita que os cientistas detectem quais seções de DNA estavam próximas umas às outras, entendendo “como o genoma estava dobrado dentro do núcleo em 3D”, como explica Olga Dudchenko, uma das principais autoras da pesquisa da Universidade de Medicina Baylor, nos Estados Unidos.

Usando uma versão adaptada desse método, o PaleoHi-C, os pesquisadores conseguiram criar um mapa compreensivo mostrando onde os pedacinhos de genoma se localizavam, facilitando a reconstrução da arquitetura do cromossomo.

A cabeleira dos mamutes

Descobrir como o DNA estava estruturado é impossível sem antes realizar o sequenciamento do genoma, que revela o que são essas partes de material genético. No estudo, a equipe fez as duas coisas: sequenciaram o genoma do mamute e o reconstruíram espacialmente (ou seja, a maneira como ele estava disposto).

Os cientistas descobriram que os mamutes tinham 28 cromossomos, mesma quantidade dos elefantes contemporâneos, e como esses cromossomos estavam arranjados dentro do núcleo celular dos animais. A reconstrução 3D foi especificamente da pele dos mamutes.

A estruturação espacial do genoma diz muito sobre a função da célula. “A mudança de atividade dos genes de um tipo de célula para o outro está frequentemente associada com uma mudança no endereço nuclear dos loci [posição específica de um cromossomo] correspondentes no genoma”, explica Olga. Conhecendo a localização dos genes, dá para começar a fazer perguntas sobre suas funções.

Comparando a atividade dos genes da pele dos mamutes com os de seus primos evolutivos mais próximos, os elefantes asiáticos, os cientistas conseguiram encontrar a possível origem da linda cabeleira de lã dos mutantes-lanosos, essencial para a vida no frio. Genes que, em outros animais, regulam o desenvolvimento de folículos de cabelo, estavam ativos nos mamutes e não nos elefantes.

Olga acredita que esse mesmo método poderia ser usado para outras espécies que tivessem seus restos vivos conservados como cromovidro, preservando o arranjo 3D do genoma dos animais com o tempo. “Por isso, não pensamos nesse estudo necessariamente como um ‘estudo de mamutes’, mas destacamos que ele é sobre preservação de cromossomos antigos, que nesse caso foi observada em mamutes”.

• cromossomo
• DNA
• MAMUTE