Não são apenas genes — os pais também podem transmitir longevidade de outra forma

• Novas pesquisas com o verme C. elegans mostram como mudanças nas lisossomos dos pais que promovem longevidade são transferidas para sua prole.
• O trabalho descreve uma nova conexão entre os lisossomos – organelas celulares outrora consideradas o centro de reciclagem da célula – e o epigenoma – um conjunto de marcas químicas que modificam a expressão gênica. O estudo também detalha uma nova maneira de como as informações epigenéticas são transmitidas das células do corpo para as células reprodutivas, permitindo que mudanças sejam herdadas sem afetar o código genético.
• Essas descobertas mostram como as modificações epigenéticas que auxiliam os organismos a lidarem com estresses ambientais podem ser conferidas dos pais para a prole.

No laboratório de Wang, não é incomum que os vermes vivam por muito tempo.

A Líder de Grupo Sênior do HHMI Janelia Research Campus, Meng Wang, e sua equipe estudam a longevidade. Eles demonstraram que, ao superexpressar uma enzima nos lisossomos do verme C. elegans, podem estender a vida do verme em até 60 por cento.

Mas, surpreendentemente, a equipe descobriu que a prole dos vermes, mesmo sem essa modificação genética, ainda vivia mais do que o normal. Ao cruzar seus vermes de longa vida com vermes “wild-type” que não estavam superexpressando a enzima – um procedimento de laboratório rotineiro usado para limpar quaisquer manipulações genéticas – eles observaram que a prole também vivia mais que os vermes normais. De alguma forma, os marcadores de longevidade estavam sendo transferidos de geração para geração, mesmo quatro gerações depois.

Em novas pesquisas, Wang e sua equipe descobriram como mudanças nos lisossomos do verme que promovem a longevidade são transferidas das células de seu corpo para suas células reprodutivas através de histonas – proteínas que desempenham um papel fundamental na organização e regulação do DNA. Nas células reprodutivas, esses mensageiros de histona causam modificações no epigenoma do verme – uma coleta de marcas químicas que regulam a expressão gênica – permitindo que as mudanças lisossômicas sejam passadas de geração para geração sem alterar o DNA subjacente.

As descobertas têm repercussões que vão além da longevidade. Modificações epigenéticas podem ajudar os organismos a lidarem com muitos tipos diferentes de estressores ambientais – desde mudanças na dieta até exposição a poluentes e estresse psicológico – e o novo trabalho mostra como essas vantagens poderiam ser conferidas dos pais para a prole.

“Você sempre pensa que sua herança está no núcleo, dentro da célula, mas agora mostramos que a histona pode ir de um lugar para outro, e se essa histona carrega alguma modificação, isso significa que você vai transferir a informação epigenética de uma célula para outra,” diz Wang. “Isso realmente fornece um mecanismo para entender o efeito transgeracional.”

Desvendando a herança

Os pesquisadores descobriram que um tipo de modificação de histona – um tipo de mudança epigenética – estava elevado em vermes de longa vida em comparação aos de vida normal. Eles queriam ver como essa modificação estava relacionada a mudanças lisossômicas que promovem a longevidade.

Usando uma combinação de ferramentas genéticas, transcriptômica e imagem, eles descobriram que mudanças no metabolismo lisossômico que afetam a longevidade dos vermes ativam uma série de processos dentro da célula. Essas ações desencadeiam um aumento em uma variante específica de histona, que é transportada dos tecidos somáticos ou corporais do verme para suas células germinativas ou reprodutivas através de proteínas que entregam nutrientes aos ovos em desenvolvimento. Na linha germinativa, a histona é modificada, permitindo que a informação do lisossomo entre na linha germinativa e seja passada de pai para filho.

Os pesquisadores mostram que esse caminho é ativado durante o jejum, o que causa uma mudança no metabolismo lisossômico – proporcionando um vínculo entre o fenômeno fisiológico e as alterações na linha germinativa.

O novo trabalho acrescenta a um crescente corpo de evidências que os lisossomos, antes considerados apenas centros de reciclagem da célula, também funcionam como um hub de sinalização para controlar diferentes processos na célula e agora demonstraram afetar gerações.

A nova pesquisa também revela um novo mecanismo para transportar informações das células somáticas para as células germinativas através das histonas, o que pode ajudar a explicar como outros tipos de informações herdadas são transmitidas de pais para filhos.

Ao fornecer um mecanismo para entender como mudanças ambientais nas células somáticas são passadas através da linha germinativa, o novo trabalho pode ajudar os pesquisadores a compreender melhor os efeitos transgeracionais que foram observados anteriormente, como a desnutrição de um pai afetando sua prole.

“Agora mostramos que o soma e a linha germinativa podem estar conectados pela histona e podem carregar informações genéticas memoráveis por gerações,” diz Wang.