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# Biologia# Genómica

O Papel dos Repetidos em Tandem na Genética

Repetições em tandem mostram coisas importantes sobre variações genéticas e como elas afetam a saúde.

Hope A. Tanudisastro, Anna S.E. Cuomo, Ben Weisburd, Matthew Welland, Eleanor Spenceley, Michael Franklin, Angli Xue, Blake Bowen, Kristof Wing, Owen Tang, Michael Gray, Andre L.M. Reis, Jonathan Margoliash, Edibe Nehir Kurtas, Jeffrey Pullin, Arthur S. Lee, Harrison Brand, Michael Harper, Katalina Bobowik, Michael Silk, John Marshall, Vivian Bakiris, Bindu Swapna Madala, Caitlin Uren, Caitlin Bartie, Anne Senabouth, Harriet Dashnow, Liam Fearnley, Egor Dolzhenko, Zhen Qiao, Stuart Grieve, Tung Nguyen, Michael Talkowski, Stephen I. Alexander, Owen M. Siggs, Leonhard Gruenschloss, Hannah R. Nicholas, Jennifer Piscionere, Cas Simons, Chris Wallace, Melissa Gymrek, Ira W. Deveson, Alex W. Hewitt, Gemma A. Figtree, Katrina M. de Lange, Joseph E. Powell, Daniel G. MacArthur

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As variações genéticas têm um papel enorme em como nossos corpos funcionam e reagem a doenças. Recentemente, os cientistas fizeram alguns avanços bem legais no estudo dessas variações, especialmente no que diz respeito a algo chamado Repetições em Tandem (TRs). Essas são sequências de DNA que se repetem, e podem variar em número de pessoa pra pessoa. E aí, qual é a grande sacada sobre os TRs? Vamos mergulhar nessa aventura exploratória!

O Que São Repetições em Tandem?

Repetições em tandem são sequências no nosso DNA onde um pequeno conjunto de nucleotídeos se repete, meio que nem uma música que gruda na sua cabeça. Essas repetições vêm em dois tipos principais: Repetições Curtas em Tandem (STRs), que são feitas de 1 a 6 pares de bases, e repetições em tandem de número variável (VNTRs), que possuem motivos mais longos. Essas sequências repetitivas fazem parte significativa do nosso material genético e são mais variáveis do que outros tipos de alterações genéticas, o que as torna interessantes para os pesquisadores.

A Extensão das Repetições em Tandem

Você sabia que existem mais de dois milhões de loci TR polimórficos no genoma humano? Essa quantidade incrível representa entre 3% e 5% do nosso DNA total. Isso é mais do que os genes que codificam as proteínas que nossas células produzem! Na verdade, os TRs são incrivelmente mutáveis, o que significa que eles podem mudar mais facilmente do que as variantes de um único nucleotídeo (SNVs), tornando-os uma rica fonte de variação genética.

Por Que os TRs São Importantes?

Os TRs não são apenas sequências aleatórias; eles podem afetar como os genes se expressam em nossos corpos. Isso significa que eles podem influenciar tudo, desde nossa resposta a uma doença até o comportamento das nossas células. Eles podem fazer isso afetando onde e como as proteínas que ajudam a regular nossos genes se ligam ao DNA, ou mudando a estrutura do DNA ao redor deles. Apesar da sua importância, os cientistas não estudaram os TRs tanto quanto outras variações genéticas. Isso se deve principalmente aos desafios de identificá-los com precisão durante a pesquisa.

Novos Métodos para Genotipar TRs

Com a melhoria da tecnologia, os pesquisadores começaram a melhorar na identificação e estudo dos TRs. Novos métodos podem ajudar a superar os desafios anteriores que tornavam o estudo dessas regiões tão complicado. À medida que os pesquisadores se tornam mais habilidosos em identificar TRs, provavelmente veremos ainda mais descobertas empolgantes sobre como essas variações podem impactar nossa saúde.

A Conexão Entre TRs e Doenças Genéticas

Algumas expansões raras de repetições em TRs são conhecidas por serem responsáveis por certas doenças genéticas. Por exemplo, a doença de Huntington e a síndrome do X frágil são causadas por expansões significativas em repetições específicas. No entanto, os pesquisadores agora estão começando a perceber que variações comuns de TRs também podem desempenhar um papel em características e doenças mais complexas. Isso significa que os TRs poderiam ser chaves importantes para entender como uma variedade de doenças é herdada e expressa.

Descobertas Recentes

Estudos recentes ligaram variações comuns de TR a várias características e condições, incluindo Expressão Gênica e até suscetibilidade ao câncer. No entanto, comparar diferentes estudos tem sido desafiador devido à falta de definições padrão para esses loci. Algumas pesquisas também usaram palpites baseados em outros marcadores genéticos, o que nem sempre é confiável.

Um aspecto crucial da pesquisa sobre TRs são os estudos de loci de traços quantitativos de expressão (eQTL), que ajudam a explorar como variações genéticas afetam a expressão gênica. Enquanto estudos tradicionais usavam dados em massa de tecidos, novas técnicas permitem que os pesquisadores analisem sequenciamento de RNA de célula única, proporcionando uma visão mais clara de como os TRs se comportam em diferentes células.

Construindo um Catálogo de TRs

Os pesquisadores criaram um catálogo significativo de TRs, permitindo que eles observem como essas variantes influenciam a expressão gênica em vários tipos de Células Imunes. Esse trabalho é essencial, pois ajuda a identificar TRs específicos associados a mudanças na expressão gênica. Ao examinar amostras de diferentes indivíduos, os cientistas podem começar a entender como essas variações podem influenciar diferentes características na população.

Descoberta de TR Polimórficos: Como Funciona

Para descobrir a relação entre TRs e expressão gênica, os cientistas analisam o DNA de muitas pessoas. Ao identificar loci TR polimórficos, eles podem determinar quais variações podem ser prevalentes e como elas afetam certas características. Esse processo envolve estratégias de sequenciamento avançadas e uma análise cuidadosa dos dados para obter resultados confiáveis.

Caracterizando TRs em Células Imunes

Descobertas recentes focaram em como os TRs interagem com a expressão gênica em células imunes. Essa parte da pesquisa examinou uma ampla gama de células imunes para entender melhor como as variações de TR influenciam a expressão gênica. Ao fazer isso, os cientistas identificaram TRs específicos que poderiam estar ligados a várias características, lançando luz sobre seus papéis na saúde e na doença.

TRs Causais Candidatos: O Que São?

Entre os TRs descobertos, os pesquisadores identificaram TRs causais candidatos que mostram associações fortes com a expressão gênica. Esses TRs podem ser vistos como os 'suspeitos' de um caso, onde os pesquisadores estão tentando conectá-los a resultados específicos no comportamento gênico. Esse processo ajuda a destacar quais TRs podem ter um papel mais significativo na influência da expressão gênica.

A Importância do Contexto

É essencial entender que os TRs podem agir de forma diferente em vários contextos. Por exemplo, uma variação de TR pode promover a atividade de um gene em um tipo de célula imune, mas suprimir em outra. Essa complexidade sugere que os TRs têm papéis sutis e variados na regulação genética, tornando seu estudo mais intrincado, mas também mais gratificante.

Insights sobre Doenças

À medida que os pesquisadores continuam a conectar TRs à expressão gênica e doenças, eles estão descobrindo insights cruciais sobre como essas variações podem guiar características complexas. Por exemplo, entender como certos TRs se associam a doenças pode informar pesquisas futuras e potencialmente levar a novos tratamentos ou medidas preventivas.

Considerações Finais

O fascinante mundo das repetições em tandem e seu impacto na nossa genética ainda está se desdobrando. Com pesquisas em andamento e avanços na tecnologia, há muito mais para aprender sobre como os TRs contribuem para nossa saúde e desenvolvimento. Seja atuando como reguladores-chave da expressão gênica ou desempenhando um papel na herdabilidade de doenças, os TRs estão se mostrando uma área empolgante de estudo no campo em constante evolução da genética.

Então, da próxima vez que você ouvir falar sobre variações genéticas, lembre-se de que essas sequências repetitivas podem guardar alguns dos segredos mais significativos sobre nossa biologia!

Fonte original

Título: Polymorphic tandem repeats shape single-cell gene expression across the immune landscape

Resumo: Tandem repeats (TRs) - highly polymorphic, repetitive sequences dispersed across the human genome - are crucial regulators of gene expression and diverse biological processes. Yet, due to historical challenges in their accurate calling and analysis, TRs have remained underexplored compared to single nucleotide variants (SNVs). Here, we introduce a cell type-specific resource exploring the impact of TR variation on human gene expression. Leveraging whole genome and single-cell RNA sequencing, we catalog over 1.7 million polymorphic TR loci and their associations with gene expression across more than 5 million blood-derived cells from 1,790 individuals. We identify over 58,000 single-cell expression quantitative trait TR loci (sc-eTRs), 16.6% of which are specific to one of 28 distinct immune cell types. Further fine-mapping uncovers 6,210 sc-eTRs as candidate causal drivers of gene expression in 21% of genes tested genome-wide. We show through colocalization that TRs are likely regulators of over 2,000 GWAS loci associated with immune-mediated and hematological traits, and further identify novel TRs warranting investigation in rare disease cohorts. TRs are pivotal, yet long-overlooked, contributors to cell type-specific gene expression, with promising implications for understanding rare disease pathogenesis and the genetic architecture of complex traits.

Autores: Hope A. Tanudisastro, Anna S.E. Cuomo, Ben Weisburd, Matthew Welland, Eleanor Spenceley, Michael Franklin, Angli Xue, Blake Bowen, Kristof Wing, Owen Tang, Michael Gray, Andre L.M. Reis, Jonathan Margoliash, Edibe Nehir Kurtas, Jeffrey Pullin, Arthur S. Lee, Harrison Brand, Michael Harper, Katalina Bobowik, Michael Silk, John Marshall, Vivian Bakiris, Bindu Swapna Madala, Caitlin Uren, Caitlin Bartie, Anne Senabouth, Harriet Dashnow, Liam Fearnley, Egor Dolzhenko, Zhen Qiao, Stuart Grieve, Tung Nguyen, Michael Talkowski, Stephen I. Alexander, Owen M. Siggs, Leonhard Gruenschloss, Hannah R. Nicholas, Jennifer Piscionere, Cas Simons, Chris Wallace, Melissa Gymrek, Ira W. Deveson, Alex W. Hewitt, Gemma A. Figtree, Katrina M. de Lange, Joseph E. Powell, Daniel G. MacArthur

Última atualização: 2024-11-04 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.02.621562

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.02.621562.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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