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Os Genes que Formam Costelas Antes do Osso 5 de Maio de 2010

Filed under: 11ºAno,Notícias da Ciência — Prof. Cristina Vitória @ 11:33
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Na nossa coluna vertebral a vigésima vértebra deixa de ter costelas. Não se sabia porquê, mas há dois grupos de genes determinantes para isto acontecer. No Instituto Gulbenkian de Ciência produziram ratinhos com costelas do pescoço até à cauda e provaram-no. É tudo uma questão de identidade.

Tiquetaque, tiquetaque. O desenvolvimento embrionário parece um cronómetro. Ao lado da futura coluna vertebral, diferenciam-se bolinhas de células com um espaçamento determinado a que os cientistas chamam “sómitos”. São estruturas que crescem, mudam de forma. Há células que migram, outras que se multiplicam e de repente já se vêem músculos, ossos, pele.

No caso do ser humano, vão aparecendo 33 vértebras que formam a coluna, e que se diferenciam a partir de uma parte do sómito a que chamamos “esclerótomo”. É a partir deste núcleo que também se multiplicam as células que vão formar as costelas. Surgem com a oitava vértebra, e continuam. Tiquetaque, costela, espaço, costela, espaço. Até que diminuem de tamanho, estreitam, ficam suspensas e, à vigésima vértebra, puf, desaparecem de vez.

Ficamos com 12 pares de costelas. A partir daqui a coluna vertebral passa a outra fase – as células do esclerótomo deixam de estar preparadas para formar um osso curvado e pontiagudo e limitam-se a ser vértebras. Porquê? É uma questão de identidade das células, definida por grupos de genes chamados “Hox”, que têm um papel importantíssimo na definição das regiões do nosso corpo.

No Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC), a investigadora Tânia Vinagre conseguiu produzir um ratinho com costelas do pescoço até à cauda. Um ratinho, que normalmente tem 13 pares de costelas, quando mutado passou a ter mais de 25. A investigadora identificou os genes responsáveis pela produção de costelas e com isso redefiniua teoria que prevalecia sobre o controlo genético na formação destes ossos. O estudo foi publicado na semana passada na revista científica Developmental Cell.

Os Hox

“Se olharmos para os vertebrados mais primitivos, têm costelas por todo o sítio, como as pitons”, explica a investigadora por telefone ao P2. As cobras têm costelas ao longo de todo o corpo, número que pode variar entre os 100 e 200 pares conforme a espécie. O que se via é que ao longo da evolução o número de costelas diminuía. E pensava-se que, para isso acontecer, teria de haver um sinal genético que impedisse o crescimento normal desses ossos.

Mas para a equipa do IGC liderada por Moisés Mallo isso não fazia sentido e rapidamente encontrou um grupo de genes cujo local de expressão coincidia como local de aparecimento das costelas nas diferentes famílias de vertebrados. O grupo Hox6 expressa-se maisperto da cabeça no ratinho do que na galinha, que tem um pescoço maior, e quase na cabeça nas cobras. “Isto fez-nos pensar que este grupo de genes estaria na origem da formação das costelas”, conclui a investigadora de 27 anos, que está a terminar o doutoramento.

Os Hox existem em nós, nas aves, nos peixes e até nos insectos, sempre com a mesma função: a segmentação correcta do corpo – digamos, para simplificar, em cabeça, tronco e membros.

O Hox começou por ser um gene que se foi duplicando e alterando sucessivamente até se transformar em 13 genes. E este conjunto também duplicou mais do que uma vez. A mosca-da-fruta só tem um grupo. Nos humanos e no ratinho existem quatro grupos – na nossa espécie estão inseridos separadamente nos cromossomas 7, 17, 12 e 2. No caso do Hox6, os humanos têm só três genes: o HoxA6, HoxB6, HoxC6. O D, que ficaria agrupado no cromossoma 2, perdeu-se durante a evolução.

Rato-cobra

Para testar a função deste grupo de genes, a equipa “sobre-expressou”o HoxB6 em embriões de ratinho. Construíram um pedaço de ADN com este gene ligado a uma sequência genética que dá indicações para o Hox6B ser expresso por toda a futura coluna vertebral de uma forma muito intensa. Injectaram várias cópias deste pedaço de ADN quando o embrião era apenas uma célula, o que fez com que durante o desenvolvimento a intensidade da actividade fosse muito grande.

“O que obtivemos foi um rato que se parece com uma cobra, com costelas por toda a coluna”, explicou Tânia Vinagre. As novas costelas ficaram com o tamanho e a forma da zona do corpo onde cresceram. Junto à cauda, por exemplo, o que cresceu lateralmente foi um prolongamento da vértebra. “As costelas a mais assumem características das vértebras onde estão inseridas. Nós não mudamos a identidade da vértebra em si, acrescentamos a costela”, resume a investigadora.

O que se sabe ainda é que a seguir ao grupo de genes Hox6 começa a expressar-se o grupo de genes Hox10 na região onde deixa de haver costelas. O laboratório já tinha feito a mesma experiência com este grupo de genes em toda a futura coluna vertebral dos ratinhos e tinha obtido a situação inversa: embriões sem costelas.

Esta informação é suficiente para provar a importância dos Hox6 na formação das costelas. Elas não crescem por defeito, como se pensava, mas pela instrução dos Hox6.

A ideia de costela

A expressão dos 13 grupos de genes Hox, onde o 6 e o 10 estão incluídos, ocorre ao longo da futura região da coluna vertebral antes de se formarem os sómitos – os tais agregados celulares com identidade própria que se vão diferenciar e originar várias estruturas do corpo.

Por isso, há alguma informação que fica gravada nas células, deixada por estes genes, suficientemente forte para que, passado algum tempo, vários grupos de células de uma região definida – o esclerótomo – comecem a multiplicar-se para formar uma costela.

“Quando se fala em conferir identidade tem que se fazer muito inicialmente, porque depois as células já estão diferenciadas”, explica a investigadora. “Elas já precisam de saber o que vão ser, antes de o serem definitivamente. Antes de serem osso, elas têm que saber onde vão estar. Vai haver um alongamento, vão expressar uma série de genes, essa ideia de costela já lá está.” Há uma identidade deixada antes de as células se terem diferenciado em tecido pré-ósseo.

Tânia Vinagre defende que este estudo consegue mostrar a relação directa entre genes e eventos biológicos concretos que determinam uma sequência minuciosa de acontecimentos. No final, à vigésima vértebra, nos humanos, deixa de existir o mais pequeno vestígio de costelas. Tiquetaque.

Público 04/05/10