Um único gene faz com que a célula urticante perca seu ferrão

23 de fevereiro de 2023

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por Krishna Ramanujan, Universidade Cornell

Quando os cientistas desativaram um único gene regulador numa espécie de anémona-do-mar, uma célula urticante que dispara um arpão venenoso em miniatura para caça e autodefesa mudou para disparar um fio pegajoso que emaranha a presa, de acordo com um novo estudo.

A investigação, realizada na anémona-do-mar Nematostella vectensis, mostra como a desactivação de um gene, denominado NvSox2, permitiu a transição de uma célula perfurante (denominada nematócito) para uma célula pegajosa e envolvente (denominada espirócito). A descoberta sugere que a célula do nematócito pode ter evoluído a partir de um espirócito, graças ao desenvolvimento do gene NvSox2.

"Este gene controla uma mudança entre dois destinos celulares alternativos; controla todo um conjunto de características que deram a esta célula uma identidade completamente diferente", disse Leslie Babonis, professor assistente de ecologia e biologia evolutiva na Universidade Cornell.

Babonis é o autor correspondente de "Single-Cell Atavism Reveals an Ancient Mechanism of Cell Type Diversification in a Sea Anemone" publicado na Nature Communications.

"Células urticantes" são encontradas em todos os cnidários - incluindo anêmonas do mar, corais, hidras e águas-vivas. Serviram como célula modelo no artigo, uma vez que existem várias dezenas de tipos de células, com diferentes formas e funções, permitindo aos investigadores explorar questões evolutivas fundamentais sobre como um único tipo de célula pode tornar-se extremamente diversificado com muitas formas diferentes.

Em sua essência, esta linha de estudo busca compreender melhor a evolução da diversidade animal, já que todas as formas de vida se originaram de organismos unicelulares que se tornaram mais complexos à medida que as células se especializaram e se diferenciaram ao longo do tempo.

As descobertas ressaltam o fato de que uma espécie de flexibilidade de função está incorporada na arquitetura genética das células urticantes de N. vectensis. Por exemplo, se uma pequena população de N. vectensis se mudasse para um novo ambiente onde um fio pegajoso se mostrasse mais vantajoso do que uma célula arpão perfurante, seria necessária apenas uma pequena mutação num gene para fazer a mudança.

“Ser capaz de ‘escolher’ entre diferentes tipos de células dá ao animal muita flexibilidade para invadir novos habitats e desenvolver novas características”, disse Babonis.

Nematócitos e espirócitos contêm uma nova organela composta por uma cápsula espessa e pressurizada. Quando uma presa ou um predador é detectado nas proximidades, a cápsula pressurizada entra em colapso, forçando um projétil para fora da célula – um arpão, no caso dos nematócitos, e um fio pegajoso que emaranha a presa, nos espirócitos.

Babonis e colegas usaram a edição genética CRISPR/Cas9 para eliminar um NvSox2, um fator de transcrição que se liga ao DNA e altera a expressão dos genes a jusante. Ao fazer isso, os pesquisadores descobriram que o papel do NvSox2 era silenciar o desenvolvimento de células pegajosas e promover o desenvolvimento de células perfurantes em seu lugar.

“As células pareciam completamente diferentes e tinham uma função completamente diferente das células dos animais selvagens”, disse Babonis.

Em trabalhos futuros, Babonis e colegas planeiam investigar a amplitude deste fenómeno, procurando o mesmo controlo de um único gene sobre o destino de duas células noutras espécies de cnidários, incluindo uma espécie de coral intimamente relacionada. Um objetivo de longo prazo do projeto é trabalhar retroativamente para identificar o conjunto mínimo de genes necessários para produzir uma célula urticante que ainda possa disparar um projétil. A partir daí, eles experimentarão variações.