A capacidade de animais que hibernam está no DNA humano, descobrem cientistas; entenda

Descobertas publicadas na revista Science indicam que os humanos podem já ter o código genético necessário para ter superpoderes semelhantes aos dos hibernadores

Dois novos estudos genéticos publicados recentemente na revista científica Science sugerem que os superpoderes dos animais que hibernam podem estar ocultos em nosso próprio DNA. Eles ainda fornecem pistas sobre como desbloqueá-los, abrindo caminho para o desenvolvimento de tratamentos que possam reverter a neurodegeneração e o diabetes.

Animais que hibernam são incrivelmente resilientes. Podem passar meses sem comida ou água, com os músculos se recusando a atrofiar e a temperatura corporal caindo a ponto de quase congelar, enquanto seu metabolismo e atividade cerebral diminuem consideravelmente. Ao saírem da hibernação, recuperam-se de alterações perigosas na saúde, semelhantes às observadas em casos de diabetes tipo 2, doença de Alzheimer e AVC.

Um grupo de genes chamado "locus da massa gorda e obesidade (FTO, na sigla em inglês)" desempenha um papel importante nas habilidades dos hibernadores, descobriram os pesquisadores. Curiosamente, os humanos também possuem esses genes.

"O que chama a atenção nessa região é que ela é o fator de risco genético mais forte para a obesidade humana", afirma Chris Gregg, professor de neurobiologia, anatomia e genética humana na Universidade de Utah Health e autor sênior dos estudos, em comunicado.

Mas os hibernadores parecem capazes de usar genes no locus FTO de novas maneiras em seu benefício.

A equipe identificou regiões de DNA específicas do hibernador, próximas ao locus FTO, que regulam a atividade de genes vizinhos, ajustando-os para cima ou para baixo. Os pesquisadores especulam que ajustar a atividade de genes vizinhos, incluindo aqueles dentro ou próximos ao locus FTO, permite que os hibernadores ganhem peso antes de se acomodarem para o inverno e, então, usem lentamente suas reservas de gordura como energia durante a hibernação.

De fato, as regiões regulatórias específicas do hibernador fora do locus FTO parecem cruciais para ajustar o metabolismo. Quando os pesquisadores mutaram essas regiões específicas do hibernador em camundongos, observaram alterações no peso e no metabolismo dos animais.

Algumas mutações aceleraram ou desaceleraram o ganho de peso sob condições alimentares específicas; outras afetaram a capacidade de recuperar a temperatura corporal após um estado semelhante à hibernação ou ajustaram a taxa metabólica geral para cima ou para baixo.

Curiosamente, as regiões de DNA específicas do hibernador que os pesquisadores identificaram não eram genes em si. Em vez disso, eram sequências de DNA que entram em contato com genes próximos e aumentam ou diminuem sua expressão, como um maestro de orquestra ajustando o volume de muitos músicos.

Isso significa que a mutação de uma única região específica do hibernador tem efeitos abrangentes que vão muito além do locus FTO, explica Susan Steinwand, pesquisadora em neurobiologia e anatomia na U of U Health e primeira autora de um dos estudos.

"Quando você elimina um desses elementos — essa região minúscula e aparentemente insignificante do DNA — a atividade de centenas de genes muda", diz ela. "É incrível."

Compreender a flexibilidade metabólica dos hibernadores pode levar a melhores tratamentos para distúrbios metabólicos humanos, como o diabetes tipo 2, afirmam os pesquisadores.

"Se pudéssemos regular nossos genes um pouco mais como hibernadores, talvez pudéssemos superar o diabetes tipo 2 da mesma forma que um hibernador retorna da hibernação para um estado metabólico normal", diz Elliott Ferris, bioinformata da U of U Health e primeiro autor do outro estudo.

Descobrindo a regulação da hibernação
Encontrar as regiões genéticas que podem permitir a hibernação é um problema semelhante a procurar agulhas em um enorme palheiro de DNA. Para restringir as regiões envolvidas, os pesquisadores usaram várias tecnologias independentes de genoma completo para perguntar quais regiões poderiam ser relevantes para a hibernação.

Em seguida, eles começaram a procurar por sobreposições entre os resultados de cada técnica. Primeiro, eles procuraram sequências de DNA que a maioria dos mamíferos compartilha, mas que haviam mudado recentemente em hibernadores.

"Se uma região não muda muito de espécie para espécie por mais de 100 milhões de anos, mas depois muda rápida e drasticamente em dois mamíferos hibernantes, então acreditamos que isso nos aponta para algo que é importante para a hibernação, especificamente", explica Ferris.

Para entender os processos biológicos subjacentes à hibernação, os pesquisadores testaram e identificaram genes que aumentam ou diminuem durante o jejum em camundongos, desencadeando alterações metabólicas semelhantes à hibernação. Em seguida, eles encontraram os genes que atuam como coordenadores centrais, ou "hubs", dessas alterações na atividade gênica induzidas pelo jejum.

Muitas das regiões de DNA que haviam mudado recentemente em hibernadores também pareciam interagir com esses genes que atuam como coordenadores centrais. Por isso, os pesquisadores esperam que a evolução da hibernação exija mudanças específicas nos controles desses genes. Esses controles compõem uma lista restrita de elementos de DNA que são caminhos para investigações futuras.

Despertando o potencial humano
A maioria das alterações no genoma associadas à hibernação pareceu "quebrar" a função de trechos específicos de DNA, em vez de conferir uma nova função. Isso sugere que os hibernadores podem ter perdido restrições que, de outra forma, impediriam a flexibilidade extrema na capacidade de controlar o metabolismo.

Em outras palavras, é possível que o "termostato" humano esteja preso a uma faixa estreita de consumo contínuo de energia. Para os hibernadores, esse bloqueio pode ter desaparecido.

Os hibernadores podem reverter a neurodegeneração, evitar a atrofia muscular, manter-se saudáveis apesar de grandes flutuações de peso e apresentar envelhecimento e longevidade aprimorados. Os pesquisadores acreditam que suas descobertas mostram que os humanos podem já ter o código genético necessário para ter superpoderes semelhantes aos dos hibernadores — se conseguirmos contornar alguns de nossos interruptores metabólicos.

"Os humanos já possuem a estrutura genética", diz Steinwand. "Só precisamos identificar os interruptores de controle para essas características de hibernação."

Ao aprender como, os pesquisadores podem ajudar a conferir resiliência semelhante aos humanos.

"Há uma oportunidade potencial — ao compreender esses mecanismos ligados à hibernação no genoma — para encontrar estratégias para intervir e ajudar em doenças relacionadas à idade", diz Gregg. "Se isso estiver oculto no genoma que já possuímos, poderíamos aprender com os hibernadores para melhorar nossa própria saúde."