O texto a seguir apresenta uma descrição da mudança na compreensão sobre o DNA repetitivo ao longo de décadas:
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Club DNA REPETITIVO: A MATÉRIA DARK DO GENOMA IMPORTA
A partir do poder de sequenciamento do genoma, se estabeleceu bem que grandes componentes dos genomas dos humanos e muitos outros organismos são compostos por elementos repetitivos de DNA. A natureza dessas repetições, como elas surgem e o que elas fazem permanecem sub-investigados.
A repetitividade da maioria do nosso genoma foi inicialmente revelada há mais de 50 anos por experimentos pioneiros de reassociação de DNA, feitos por Britten e Kohne. A premissa daquele estudo era que, com o DNA aquecido e disassociado, a taxa de reassociação das fitas complementares deveria ser inversamente proporcional ao conteúdo de DNA haplóide por célula. Esse padrão serve para vírus e bactérias, mas se descobriu que, em eucariotos, uma fração significante do genoma reassociou muito mais rapidamente do que era esperado a partir do conteúdo de DNA celular. A revelação impressionante surgida a partir dessa observação era que, em muitos eucariotos, mais da metade do genoma era DNA repetitivo. Sequências de DNA repetitivo foram encontradas em centenas de milhares, e algumas vezes milhões, de cópias no genoma da maioria dos eucariotos. Enquanto amplamente espalhadas e evolucionariamente conservadas, a função dessas repetições era desconhecida. Provocativamente, Britten e Kohne concluíram “um conceito que é repugnante para nós é que cerca de metade do DNA em organismos superiores é trivial ou permanentemente inerte”.
Em 20 anos, lendo aquele artigo seminal para uma classe de pós-graduação, eu fiquei intrigado com a descoberta de que nossa compreensão sobre sequências repetitivas não avançaram relevantemente. Posteriormente, nós entendemos que algumas sequências repetitivas, tais como as repetições centroméricas e teloméricas, tiveram importante função estrutural, porém a maioria das demais sequências repetitivas foi considerada junk DNA, surgindo de elementos genéticos egoístas, cujo único propósito era perpertuar a si mesmos. Enquanto os elementos transponíveis parecem funcionar de tal forma, a ideia de que a maioria do genoma é lixo, mantida e perpetuada aleatoriamente, me pareceu amplamente insatisfatória como parecia para os autores pioneiros. Encantado pelo mistério do porquê metade do nosso genoma é repetitivo, eu segui esse campos de estudo desde então.
O início do interesse nas sequências repetitivas emergiu nos anos de 1990, direcionado pela necessidade de compreender a dinâmica evolutiva das repetições minisatélites e microssatélites, que formaram coletivamente a espinha dorsal da ecologia forense e molecular baseada no DNA ao longo de duas décadas. A dupla descoberta das devastadoras doenças de expansão de repetições e a associação das repetições teloméricas com o envelhecimento estimularam interesses adicionais, levando a avanços rápidos na nossa compreensão da dinâmica mutacional das sequências repetitivas. Mas após os anos 2000, com a completa elucidação da sequencia do genoma eucarioto, nós descobrimos que as regiões repetitivas não codificantes do nosso genoma ancoram um grande número de promotores, enhancers, sítios de ligação de fatores de transcrição e RNAs reguladores que controlam a expressão gênica. Recentemente, a importância do DNA repetitivo, tanto na estrutura quanto nos processos de regulação, foi elucidada, mas muita coisa permanece por ser descoberta e compreendida. É necessário lançar mais luz sobre a matéria dita dark do genoma.
GEMMELL, Neil J. Department of Anatomy, University of Otago, Dunedin, New Zealand, e- mail: neil.gemmell@otago.ac.nz. Original article Britten, R. J. & Kohne, D. E. Repeated sequences in DNA. Science 161, 529–540 (1968).
Gemmell NJ. Repetitive DNA: genomic dark matter matters. Nat Rev Genet 2021; v.22:p.342. https://doi.org/10.1038/s41576-021-00354-8. Adaptado
Sobre as sequências de DNA referidas no texto, verifica-se que:
