Por que os cérebros humanos são tão poderosos? Reino Unido e Universidade Hebraica fazem parceria para descobrir

Aug 22, 2023

LEXINGTON, Kentucky (25 de janeiro de 2023) – Pesquisadores da Universidade de Kentucky e da Universidade Hebraica de Jerusalém estão formando uma parceria para estudar a complexidade do cérebro humano. Especificamente, os pesquisadores testarão se existem proteínas novas e até agora desconhecidas no cérebro.

Os laboratórios das duas instituições obtiveram uma bolsa conjunta da National Science Foundation (NSF) e da United States-Israel Binational Science Foundation (BSF) para estudar novos aspectos da biologia do RNA.

Os investigadores estão a trabalhar para responder a uma questão fundamental: Porque é que os humanos têm cérebros mais complexos do que outros organismos com aproximadamente o mesmo número de genes?

Como parte da doação de mais de US$ 700.000, Stefan Stamm, Ph.D., professor do departamento de bioquímica molecular e celular da Faculdade de Medicina do Reino Unido, e seu laboratório estão estudando as caracterizações das proteínas e analisando suas implicações biológicas.

O laboratório de Stamm tem parceria com Ruth Sperling, Ph.D., professora (emérita) do Departamento de Genética do Instituto Alexander Silberman de Ciências da Vida da Universidade Hebraica de Jerusalém. Ela é especialista em processamento de RNA.

O RNA é o mediador na transformação das instruções contidas no seu DNA em proteínas nas suas células. Durante o processo, o RNA é fortemente modificado com pedaços cortados ou emendados e reunidos novamente em uma nova linha de RNA. Às vezes, essas peças formam círculos, criando RNA circular.

“Propomos que existe um novo conjunto de proteínas que não foram identificadas ou analisadas no cérebro humano, que são codificadas pelos RNAs circulares e que cumprem novas funções nas células”, disse Stamm.

Os RNAs circulares são encontrados principalmente no cérebro e sua formação é promovida por elementos genômicos específicos de humanos e outros primatas, chamados elementos Alu. O genoma humano consiste em cerca de 11% de elementos Alu e sua expansão em primatas está correlacionada com a complexidade do cérebro.

As equipes de pesquisa testarão a hipótese de que os RNAs circulares específicos dos primatas são traduzidos em proteínas depois que as moléculas do RNA circular sofrem uma mudança epigenética.

“Os RNAs circulares codificam proteínas? Essas proteínas são funcionais? Você consegue encontrá-los no cérebro? disse Stamm. “É isso que estamos analisando. Nunca foi examinado.”

Os pesquisadores propõem que as novas proteínas feitas a partir desses RNAs circulares específicos aumentaram fortemente a complexidade molecular no cérebro, o que poderia melhorar as funções cerebrais.

“Se tivermos novas proteínas, teremos um proteoma completamente novo que tem novas funções e pode contribuir para o cérebro humano”, disse Sperling. “Isso tem amplas implicações. Por exemplo, você pode procurar modificadores genéticos. Existem modificadores genéticos que se correlacionam com esquizofrenia, epilepsia, autismo ou doenças neurológicas?”

O laboratório de Sperling se concentrará na compreensão de como o RNA circular é produzido pela maquinaria de splicing nas células. Juntamente com Joseph Sperling, Ph.D., ela descobriu e caracterizou a máquina de splicing endógena em células de mamíferos. Recentemente, sua equipe identificou RNA circular dentro da máquina de splicing endógeno. Sua equipe usará esse sistema para estudar se o RNA é emendado ou emendado, formando RNAs lineares e circulares, respectivamente, quando isso ocorre e como é regulado no cérebro.

“Essas proteínas não são muito abundantes, mas poderiam formar ou modificar funções catalíticas em outras proteínas. Então, se você quiser entender o cérebro, terá que olhar para essas moléculas”, disse Stamm.

Como parte do projeto de três anos, haverá cursos anuais de biologia de RNA de duas semanas, realizados no verão na Universidade Hebraica de Jerusalém, liderados por Stamm e Sperling. Alunos de ambas as universidades terão palestras teóricas e experimentos práticos durante o curso.

A pesquisa relatada nesta publicação foi apoiada pela National Science Foundation sob o prêmio número 2221921. As opiniões, resultados e conclusões ou recomendações expressas são de responsabilidade do(s) autor(es) e não refletem necessariamente as opiniões da National Science Foundation.