- Novas pesquisas com o verme C. elegans mostram como as mudanças nos lisossomos do pai que promovem longevidade são transmitidas aos seus descendentes.
- O trabalho descreve uma nova ligação entre lisossomos — organelas celulares antes consideradas o centro de reciclagem da célula — e o epigenoma — um conjunto de marcas químicas que modificam a expressão gênica. O estudo também detalha uma nova maneira pela qual as informações epigenéticas são transmitidas das células do corpo para as células reprodutivas, permitindo que as mudanças sejam herdadas sem afetar o código genético.
- Essas descobertas mostram como as modificações epigenéticas que ajudam os organismos a lidar com estresses ambientais podem ser conferidas de pais a filhos.
No laboratório de Wang, não é incomum que os vermes vivam por muito tempo.
A Líder de Grupo Sênior do HHMI Janelia Research Campus, Meng Wang, e sua equipe estudam longevidade. Eles mostraram que, ao superexpressar uma enzima nos lisossomos do verme C. elegans, podem estender a vida do verme em até 60 por cento.
No entanto, surpreendentemente, a equipe descobriu que a prole dos vermes, mesmo sem essa modificação genética, ainda estava vivendo mais do que o normal. Quando cruzaram seus vermes de longa vida com vermes “tipo selvagem” que não estavam superexpressando a enzima — um procedimento rotineiro de laboratório usado para limpar quaisquer manipulações genéticas — observaram que a descendência também vivia mais do que os vermes normais. De alguma forma, os marcadores de longevidade estavam sendo transferidos de geração para geração, mesmo quatro gerações depois.
Em novas pesquisas, Wang e sua equipe descobriram como as mudanças nos lisossomos do verme que promovem a longevidade são transferidas das células do corpo para as células reprodutivas através das histonas — proteínas que desempenham um papel fundamental na organização e regulação do DNA. Nas células reprodutivas, esses mensageiros de histona provocam modificações no epigenoma do verme — uma coleção de etiquetas químicas que regulam a expressão gênica — permitindo que as alterações lisossômicas sejam passadas de geração em geração sem modificar o DNA subjacente.
As descobertas têm repercussões que vão além da longevidade. As modificações epigenéticas podem ajudar os organismos a lidar com diferentes tipos de estressores ambientais — desde mudanças na dieta até exposição a poluentes e estresse psicológico — e o novo trabalho mostra como essas vantagens poderiam ser transmitidas de pais para filhos.
“Você sempre pensa que sua herança está no núcleo, dentro da célula, mas agora mostramos que a histona pode ir de um lugar para outro e, se essa histona carregar alguma modificação, isso significa que você vai transferir a informação epigenética de uma célula para outra,” diz Wang. “Isso realmente fornece um mecanismo para entender o efeito transgeracional.”
Desvendando a herança
Os pesquisadores descobriram que um tipo de modificação de histona — um tipo de mudança epigenética — estava elevado em vermes de longa vida comparado àqueles com vida normal. Eles queriam ver como essa modificação se relacionava às mudanças lisossômicas que promovem a longevidade.
Usando uma combinação de ferramentas genéticas, transcriptômica e imagens, eles descobriram que mudanças no metabolismo lisossômico que afetam a longevidade dos vermes ativam uma série de processos dentro da célula. Essas ações desencadeiam um aumento em uma variante específica de histona, que é transportada dos tecidos somáticos ou corporais do verme para suas células germinativas ou reprodutivas através de proteínas que transportam nutrientes para os ovos em desenvolvimento. Na linha germinativa, a histona é modificada, permitindo que a informação dos lisossomos entre na linha germinativa e seja passada de pai para filho.
Os pesquisadores mostraram que esse caminho é ativado durante o jejum, que provoca uma mudança no metabolismo lisossômico — proporcionando uma ligação entre o fenômeno fisiológico e as mudanças na linha germinativa.
O novo trabalho adiciona a um crescente corpo de evidências de que os lisossomos, outrora considerados apenas como centros de reciclagem da célula, também funcionam como um centro de sinalização para controlar diferentes processos na célula e agora são mostrados como afetando gerações.
A nova pesquisa também revela um novo mecanismo para transportar informações das células somáticas para as germinativas através de histonas, o que pode ajudar a explicar como outros tipos de informações herdadas são passadas de pais para filhos.
Ao fornecer um mecanismo para entender como mudanças ambientais nas células somáticas são transmitidas através da linha germinativa, o novo trabalho pode ajudar os pesquisadores a melhor compreender os efeitos transgeracionais que foram observados anteriormente, como a desnutrição de um pai afetando seus filhos.
“Agora mostramos que o soma e a linha germinativa podem estar conectados pela histona e podem carregar informações genéticas memoráveis por gerações,” diz Wang.
