Fragmentos de DNA que as mitocôndrias - as “unidades de energia” dos nossos neurónios - descartam podem estar a ser absorvidos pelo genoma nuclear muito mais vezes do que se imaginava, o que pode aumentar o risco de o cérebro desenvolver condições potencialmente fatais.
Uma investigação conduzida por uma equipa de cientistas liderada pela Universidade Columbia, nos EUA, descobriu que pessoas com maiores quantidades de inserções mitocondriais no núcleo - as chamadas inserções mitocondriais nucleares, ou NUMTs - em células cerebrais tendem a morrer mais cedo do que aquelas com menos transferências desse DNA.
Mitocôndrias, genoma nuclear e NUMTs
As mitocôndrias funcionam como as baterias das células, produzindo energia numa “moeda” química que atende a grande parte das necessidades metabólicas do corpo. Há biliões de anos, essas pequenas centrais energéticas eram organismos microbianos independentes; com o tempo, foram incorporadas pelos nossos ancestrais unicelulares - com genes e tudo.
Desde então, os genomas ancestral (nuclear) e mitocondrial coexistem numa espécie de “casa partilhada” vantajosa para ambos, em que as mitocôndrias, pouco a pouco, vão a transferir páginas do seu genoma para a biblioteca genética do núcleo.
E essa migração discreta não ficou no passado: continua a acontecer até hoje.
“É raro, mas um novo NUMT passa a integrar o genoma humano aproximadamente uma vez a cada 4,000 nascimentos”, afirma a bióloga molecular Kalpita Karan, da Universidade Columbia.
“Esta é uma das muitas formas, conservadas de leveduras a humanos, pelas quais as mitocôndrias comunicam-se com genes nucleares.”
Para genealogistas que acompanham heranças mitocondriais ou para clínicos forenses que constroem mapas familiares, essa mistura de material genético pode gerar ruído e interpretações equivocadas.
Como o DNA mitocondrial se insere no genoma
Do ponto de vista médico, porém, há uma preocupação mais séria: quando o DNA mitocondrial se insere no nosso genoma, ele pode interromper processos essenciais.
“O DNA mitocondrial comporta-se de forma semelhante a um vírus, no sentido de aproveitar cortes no genoma e colar-se ali, ou como genes saltadores conhecidos como retrotransposões, que se movem pelo genoma humano”, diz o geneticista Ryan Mills, da Universidade de Michigan, que co-liderou o estudo com Martin Picard, psicobiólogo mitocondrial da Universidade Columbia.
Esse comportamento “caseiro”, com semelhança a vírus, já tinha sido associado anteriormente a um maior risco de certos cancros noutros sistemas do corpo. Somando-se a isso evidências de que NUMTs aceleram o envelhecimento em células de levedura, os autores passaram a questionar se uma vida inteira de acúmulo de DNA mitocondrial em núcleos de células não reprodutivas poderia trazer outras consequências para a saúde.
O que a análise de tecido cerebral revelou
Para investigar, a equipa de Picard e Mills recorreu a um banco de amostras coletadas após a morte, reunidas originalmente para um outro estudo longitudinal sobre problemas neurológicos em pessoas idosas. Os cientistas avaliaram diversas áreas de tecido cerebral e também células do sistema imunitário, abrangendo um conjunto de pouco menos de 1,200 indivíduos.
Os resultados mostraram que fragmentos de DNA mitocondrial estavam a ser incorporados aos cromossomas de células não reprodutivas do corpo com uma frequência surpreendente. Além disso, alguns tecidos de vida particularmente longa pareciam carregar, ao longo dos anos, uma espécie de “memória” mitocondrial acumulada.
Quando comparadas às células que circulam no sangue, as células do cérebro exibiam muito mais NUMTs. Entre regiões cerebrais, as amostras do córtex pré-frontal dorsolateral continham mais de cinco vezes o número de inserções mitocondriais observado em tecidos do cerebelo.
O dado mais preocupante foi a ligação com a mortalidade: indivíduos com mais NUMTs nos seus genomas neurais apresentaram maior probabilidade de morrer mais cedo. Os que faleceram em idade mais jovem exibiam, em média, duas inserções adicionais por década de vida em relação aos pares que viveram mais.
“Isto sugere, pela primeira vez, que os NUMTs podem ter consequências funcionais e possivelmente influenciar a longevidade”, afirma Picard.
“O acúmulo de NUMTs pode ser acrescentado à lista de mecanismos de instabilidade genómica que podem contribuir para o envelhecimento, declínio funcional e longevidade.”
NUMTs a acumular-se ao longo do tempo em células humanas
Numa análise de inserções em culturas de fibroblastos de pele humana, os investigadores observaram que um novo NUMT surgia, em média, a cada 12.6 dias. Essa taxa aumentava de forma significativa em mitocôndrias que carregavam mutações associadas a stress.
Não é a primeira vez que fragmentos descartados de DNA mitocondrial são apontados como potenciais causadores de danos neurológicos. Ainda assim, os novos dados indicam que a simples incorporação desse material na nossa “biblioteca” genética pode gerar um tipo próprio de desorganização.
Avaliar outros tecidos, em populações ainda maiores, pode trazer pistas adicionais sobre as consequências de mitocôndrias irem a “poluir” as nossas células com páginas do seu diário genético.
Mesmo esta amostra limitada da conversa genética no interior das células, porém, sugere que vale acompanhar de perto a tensão antiga entre esses dois companheiros de casa.
Esta pesquisa foi publicada na PLOS Biology.
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