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Por que há uma diferença tão grande na expressão genética entre os sexos? Descobrindo o segredo da compensação de dosagem!
Biologicamente, as diferenças sexuais entre vários animais e plantas geralmente se refletem em diferenças significativas em seus genomas e expressão genética. Para reconciliar as diferenças na expressão genética causadas por diferentes números de cromossomos sexuais nos organismos, os organismos desenvolveram um mecanismo de compensação de dosagem. Esse fenômeno não se limita a uma determinada espécie, mas é um mecanismo de adaptação ao desequilíbrio da expressão genética entre diferentes sexos em múltiplas linhagens evolutivas.
A compensação de dosagem, o processo pelo qual a expressão genética é equilibrada entre os sexos, tem profundas implicações biológicas.
Em humanos e muitos outros mamíferos, as células femininas silenciam aleatoriamente a transcrição de um de seus cromossomos X, garantindo que ele seja expresso no mesmo nível que os machos. Nesse caso, ambos os sexos têm o mesmo número efetivo de cromossomos X em suas células, um exemplo importante de expressão genética equilibrada.
Diferentes mecanismos de compensação de dosagem
Os mecanismos de compensação de dosagem variam entre as espécies, mas podem ser resumidos em três formas principais: inativação aleatória do cromossomo X, transcrição dupla de um cromossomo X masculino e expressão reduzida de ambos os cromossomos X em indivíduos intersexuais. Metade.
Inativação aleatória do cromossomo XA inativação aleatória do cromossomo X foi observada em mamíferos como humanos e camundongos. Este processo foi descoberto pela primeira vez por Murray Barr e Ewert Bertram em 1949. Eles descreveram uma estrutura em células femininas de mamíferos que ficou conhecida como corpúsculo de Barr, que na verdade era uma condensação de um cromossomo X extra.
A lei da inativação aleatória do cromossomo X faz com que cada célula feminina expresse apenas um cromossomo X, garantindo assim o equilíbrio da expressão genética.
Dupla transcrição de um cromossomo X
Em espécies como a mosca da fruta (Drosophila melanogaster), os machos têm um cromossomo X e compensam triplicando a transcrição desse cromossomo X. Esse mecanismo foi proposto pela primeira vez por H.J. Muller em 1932 e, posteriormente, muitos cientistas verificaram a existência desse fenômeno em moscas-das-frutas.
A expressão dos dois cromossomos X em hermafroditas é reduzida pela metade
No verme Caenorhabditis elegans, os níveis de expressão genética dos dois cromossomos X em hermafroditas são ajustados para serem reduzidos à metade para garantir uma proporção sexual equilibrada. Nesse processo, o complexo de compensação de dosagem (DCC) auxilia na conclusão dessa mudança, permitindo que a expressão dos dois cromossomos X seja consistente durante o desenvolvimento embrionário.
Outros métodos específicos de espécies
Além dos três mecanismos principais mencionados acima, algumas aves, como as galinhas (sistema ZZ/ZW), silenciam seletivamente apenas alguns genes no cromossomo Z redundante, em vez de toda a combinação de genes, ao atingir o equilíbrio da expressão gênica. Esse método diferente de compensação de dosagem faz com que os frangos machos expressem apenas parte dos genes no cromossomo Z, resultando em um silêncio incompleto.
Os mecanismos de compensação de dosagem entre espécies mostram como os organismos ajustam a expressão genética para acomodar diferenças entre os sexos.
No geral, o mecanismo de compensação de dosagem ilustra como os organismos evoluíram para enfrentar os desafios impostos pelas diferenças na expressão genética entre o testículo e o ovário. Isso não apenas revela a complexidade da biologia, mas também reflete o papel importante da seleção natural na regulação genética. Como os pesquisadores apontam, as diferenças na expressão genética causadas por esses mecanismos têm implicações profundas para a sobrevivência e reprodução dos organismos, então entender melhor as diferenças na regulação genética entre os sexos afetará nossa compreensão da genética e da biologia evolutiva. E quanto à cognição? ?
