hCONDELs - hCONDELs
hCONDELs referem-se a regiões de deleções no genoma humano contendo sequências que são altamente conservadas entre parentes intimamente relacionados. Quase todas essas exclusões estão dentro de regiões que executam funções não codificadoras. Elas representam uma nova classe de sequências regulatórias e podem ter desempenhado um papel importante no desenvolvimento de características e comportamentos específicos que distinguem organismos intimamente relacionados uns dos outros.
Nomenclatura
O grupo de CONDELs de um organismo específico é especificado prefixando os CONDELs com a primeira letra do organismo. Por exemplo, hCONDELs referem-se ao grupo de CONDELs encontrados em humanos, enquanto mCONDELs e cCONDELs se referem a camundongos e chimpanzés CONDELs, respectivamente.
Identificação de CONDELs
O termo hCONDEL foi usado pela primeira vez no artigo da Nature de 2011 por McLean et al. na análise de comparação de todo o genoma. Isso envolveu, em primeiro lugar, a identificação de um subconjunto de 37.251 deleções humanas (hDELs) por meio de comparações entre pares de genomas de chimpanzés e macacos . Sequências de chimpanzé altamente conservadas em outras espécies foram então identificadas por alinhamento de pares de chimpanzés com macacos, sequências de camundongos e galinhas com BLASTZ seguido por alinhamento múltiplo dos alinhamentos de pares feitos com MULTIZ. As sequências de chimpanzés altamente conservadas foram pesquisadas contra o genoma humano usando BLAT para identificar regiões conservadas não presentes em humanos. Isso identificou 583 regiões de deleções que foram então chamadas de hCONDELs. 510 desses hCONDELs identificados foram então validados computacionalmente com 39 deles sendo validados por reação em cadeia da polimerase (PCR).
Características
Os hCONDELs em humanos cobrem aproximadamente 0,14% do genoma do chimpanzé. O número de hCONDELs atualmente identificados é 583 usando o método de comparação de todo o genoma; no entanto, a validação dessas regiões predicadas de deleções por meio de métodos de reação em cadeia da polimerase produz 510 hCONDELs. O restante desses hCONDELs são genes falsos-positivos ou inexistentes. hCONDELs foram confirmados por PCR com 88 por cento deles demonstrando ter sido perdidos no esboço do genoma de Neandertal . Os hCONDELs, em média, removem cerca de 95 pares de bases (pb) de sequências altamente conservadas do genoma humano. O tamanho médio desses 510 CONDELs validados é de cerca de 2.804 bp, mostrando assim uma gama diversificada de comprimentos das deleções características. Outra característica notável de hCONDELs (e outros grupos de CONDELs identificados, como aqueles de camundongos e chimpanzés) é que eles tendem a ser especificamente inclinados para regiões pobres de GC . Simulações mostram que hCONDELs são enriquecidos perto de genes envolvidos na sinalização do receptor da hormona e função neuronal, e os genes que codificam próximos fibronectina de tipo-III -ORa CD80 -como imunoglobulina domínios C2-estabelecidos.
Impacto em humanos
Perda de ácido siálico
Dos 510 hCONDELs identificados, apenas uma dessas deleções demonstrou remover uma sequência de 92 bp que faz parte de uma região de codificação de proteína na sequência humana. A deleção que afeta a região de codificação da proteína em humanos resulta em uma mutação de frameshift no gene CMAH que codifica a proteína semelhante à hidroxilase do ácido N-acetilneurmínico de citidina monofosfato, uma enzima envolvida na produção de ácido N-glicolilneuramínico, um tipo de ácido siálico . O ácido siálico é conhecido por desempenhar um papel crucial nas vias de sinalização celular e nos processos de interação. A perda desse gene é evidente nos níveis indetectáveis de ácido siálico em humanos, mas altamente presente em tecidos de camundongo, porco, chimpanzé e outros mamíferos e pode fornecer mais informações sobre o contexto histórico da evolução humana.
Os mecanismos e o tempo de ocorrência de hCONDELs não são totalmente compreendidos, mas dado que as sequências não codificantes conservadas desempenham um papel importante no desenvolvimento por meio da regulação de genes, sua perda em regiões de deleções, espera-se que sua perda em hCONDELs resulte em consequências no desenvolvimento que podem ser observados em características específicas de humanos. Experimentos de hibridização in situ realizados por Mclean et al. por fusão de construtos de camundongo fundidos ao promotor basal com expressão de LacZ para hCONDELs perto do locus do receptor de andrógeno (AR) e a parada de crescimento e o locus da proteína induzível por dano ao DNA GADD45 gama ( GADD45G ) sugerem um papel nas deleções que afetam as sequências regulatórias em humanos .
Perda de bigodes e espinha peniana
Um hCONDEL localizado próximo ao locus do gene do receptor de andrógeno (AR) pode ser responsável pela perda de bigodes e espinhas penianas em humanos em comparação com seus parentes próximos, incluindo chimpanzés. Verificou-se que o hCONDEL de 60,7 kb que está localizado próximo ao locus AR é responsável pela remoção de uma sequência de 5 kb que codifica um intensificador para o locus AR. O uso da construção de camundongo com expressão LacZ mostrou a localização desta região hCONDEL (intensificador de AR) no mesênquima dos folículos vibrissas e nas células mesodermas dos órgãos penianos.
Expansão do tamanho do cérebro
Muitos hCONDELs estão localizados em torno de genes expressos durante a neurogênese cortical . Um hCONDEL de 3,181 bp que está localizado próximo ao gene GADD45G remove um local de ligação do intensificador p300 específico do prosencéfalo . A remoção dessa região, conhecida por funcionar como supressora, aumenta especificamente a proliferação da zona subventricular (SVZ) do septo. A perda desta região intensificadora de SVZ em um hCONDEL pode fornecer mais informações sobre o papel das alterações na sequência de DNA que podem ter resultado na evolução do cérebro humano e pode fornecer uma melhor compreensão da evolução dos humanos.