O crescimento de um organismo depende de uma sequência precisa de eventos biológicos. Células precisam ativar e desativar genes no momento certo para que cada fase do desenvolvimento aconteça corretamente. Cientistas do Cold Spring Harbor Laboratory identificaram um mecanismo que parece atuar como um "relógio mestre" desse processo.

O estudo, publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), descreve um sistema formado pelas proteínas MYRF-1 e LIN-42 capaz de coordenar o tempo de ativação de centenas de genes durante o desenvolvimento do verme Caenorhabditis elegans, um dos organismos mais utilizados em pesquisas biológicas.

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O que é o relógio genético descoberto pelos cientistas?

Anos atrás, a mesma equipe já havia demonstrado que o desenvolvimento do C. elegans ocorre por meio de pulsos de expressão gênica — explosões temporárias de atividade que ajudam a conduzir o organismo por cada estágio de crescimento. O que permanecia sem resposta era como esses pulsos conseguiam ocorrer de forma tão precisa.

Os pesquisadores descobriram que as proteínas MYRF-1 e LIN-42 funcionam juntas como um mecanismo de controle temporal responsável por coordenar diferentes etapas do desenvolvimento.

Segundo o estudo, esse sistema regula pulsos de expressão gênica - momentos em que determinados genes são ativados para executar funções específicas. Cada pulso precisa ocorrer na ordem correta e durante o tempo adequado para que o organismo avance para a próxima fase de desenvolvimento.

Os cientistas descrevem o mecanismo como uma espécie de "catraca biológica", que permite que o desenvolvimento avance passo a passo, sem retornar a estágios anteriores. De acordo com os autores, trata-se do primeiro exemplo conhecido de um relógio biológico desse tipo, responsável por controlar uma sequência finita de eventos que ocorre apenas uma vez ao longo do desenvolvimento.

Para entender como o mecanismo funciona, a equipe combinou técnicas de biologia molecular, sequenciamento genético, análise de proteínas e a ferramenta de inteligência artificial AlphaFold.

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O que acontece quando esse relógio falha?

Os experimentos mostraram que a proteína MYRF-1 desempenha um papel central no sistema. Ela atua tanto como um gatilho que inicia cada etapa do desenvolvimento quanto como um componente necessário para marcar sua conclusão.

Quando um pulso de atividade genética começa, MYRF-1 ativa a proteína LIN-42, que ajuda a regular a intensidade e a duração desse processo.

Para testar a importância do sistema, os pesquisadores bloquearam a proteína MYRF-1. O resultado foi imediato: o desenvolvimento dos vermes simplesmente parou. Sem essa proteína, os genes responsáveis por iniciar as etapas seguintes deixaram de ser ativados, impedindo a progressão do crescimento.

Segundo os autores, foi a primeira vez que um mecanismo desse tipo foi identificado atuando como um controlador central do desenvolvimento em todas as células do organismo estudado.

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Descoberta pode ajudar a entender doenças do desenvolvimento

Embora a pesquisa tenha sido realizada em vermes, os cientistas acreditam que o estudo pode ajudar a compreender melhor processos fundamentais presentes em outros organismos.

A equipe pretende investigar como esses relógios celulares permanecem sincronizados e se diferentes células se comunicam para manter o desenvolvimento coordenado.

Os pesquisadores afirmam que entender como esses mecanismos funcionam poderá contribuir, no futuro, para estudos sobre distúrbios do desenvolvimento, doenças genéticas e processos ligados ao crescimento celular.