Novas Descobertas sobre DNA Circular no Sêmen

Estudos recentes mostram que certas cadeias de DNA chamadas DNAs extracromossômicos (ecDNAs) podem existir fora da estrutura normal dos cromossomos nas células, especialmente nas células cancerígenas. Essas cadeias podem se circularizar, ou seja, formar formas circulares. Normalmente, elas são encontradas em tamanhos grandes e podem vir de várias partes do genoma. Alguns estudos sugerem que esses ecDNAs podem carregar genes que ajudam os tumores a crescer, criam diversidade celular que ajuda na resistência a medicamentos ou até reintegram-se ao DNA linear, causando mais mutações.

Curiosamente, o DNA circular também foi encontrado em células saudáveis, mas nesses casos, são chamados de DNAs circulares extracromossômicos (EccDNAs) para diferenciá-los dos ecDNAs encontrados em células cancerígenas. No entanto, sabemos menos sobre eccDNAs, especialmente nas células germinativas humanas, que se desenvolvem em espermatozoides e óvulos.

#Novo Método para Estudar eccDNAs

Para aprender mais sobre esses eccDNAs, os pesquisadores desenvolveram um novo método chamado PEAR-seq. Isso permite sequenciar tanto os eccDNAs quanto o RNA das mesmas células ao mesmo tempo. Eles usaram amostras de Esperma humano para testar esse método. O DNA do esperma foi separado do RNA usando uma técnica de purificação específica. Em seguida, o DNA circular foi isolado pela digestão do DNA linear com enzimas. Isso ajuda os pesquisadores a focar nas formas circulares.

Depois de preparar as amostras, eles usaram técnicas especiais para examinar o tamanho e a distribuição dos eccDNAs. Os resultados mostraram que os eccDNAs vêm de toda parte do genoma humano e variam bastante em tamanho. Alguns padrões típicos no DNA também foram notados.

#Atividade Transcricional dos eccDNAs do Espermatozoide

Os pesquisadores investigaram se esses eccDNAs também poderiam criar RNA, um processo conhecido como Transcrição. Eles descobriram que cerca de 19% dos eccDNAs do esperma continham pelo menos parte de um gene, com quase 5% carregando um gene inteiro. Nas células cancerígenas, os ecDNAs podem produzir RNA que ajuda o câncer a crescer, então os pesquisadores se perguntaram se o mesmo poderia ser verdade para o esperma.

Eles criaram duas abordagens para ver se os eccDNAs do esperma geravam produtos únicos de RNA. A primeira abordagem envolveu a criação de genes híbridos a partir de duas regiões diferentes de genes conectadas pelo eccDNA. Eles encontraram exemplos desses transcritos de genes híbridos nas amostras de esperma, confirmando que os eccDNAs no esperma podem realmente produzir produtos únicos de RNA.

A segunda abordagem envolveu a exame sistemático do RNA de duas amostras de esperma. Os resultados revelaram múltiplos eventos de transcrição, sugerindo que alguns eccDNAs do esperma são de fato capazes de produzir RNA.

#Relevância Clínica dos eccDNAs do Espermatozoide

O estudo também analisou como a presença de eccDNAs do esperma se relaciona a condições de saúde. Eles descobriram que indivíduos com Condições Crônicas como hipertensão ou diabetes tinham mais eccDNAs no esperma em comparação com indivíduos saudáveis. Para garantir que a idade não estivesse afetando os dados, apenas amostras de homens com idades entre 30 e 55 foram comparadas.

Ao olhar de perto, eles descobriram que espermatozoides passando por uma forma de morte celular chamada Apoptose tinham mais eccDNAs do que espermatozoides saudáveis. Isso sugere que um aumento na sinalização de apoptose pode levar a mais eccDNAs em homens com doenças crônicas.

#Mecanismos por Trás da Formação de eccDNAs do Espermatozoide

Para entender por que doenças crônicas levam a mais eccDNAs no esperma, os pesquisadores examinaram vários fatores. Eles descobriram que a apoptose estava afetando significativamente a qualidade do esperma em pacientes diabéticos. Ao analisarem amostras de testículos, notaram que as vias de sinalização apoptótica estavam mais ativas no esperma de pacientes diabéticos.

Através de suas análises, eles observaram que certas proteínas responsáveis pela reparação do DNA estavam alteradas em pacientes diabéticos. Esse desequilíbrio pode contribuir para a formação de mais eccDNAs devido ao aumento da danificação do DNA.

#Transferência Horizontal de eccDNAs no Espermatozoide

Os pesquisadores também se perguntaram como os espermatozoides saudáveis poderiam adquirir eccDNAs além dos processos envolvidos com a apoptose. Eles inicialmente observaram que os espermatozoides saudáveis continham alguns eccDNAs, mas em menores quantidades do que aqueles que passaram pela apoptose.

Eles sugeriram que a meiose, um tipo de divisão celular necessária para a produção de espermatozoides, poderia ser um dos mecanismos que contribui para essa aquisição. Para explorar isso mais a fundo, isolaram células pré-meióticas de esperma e descobriram que continham quantidades semelhantes de eccDNAs que os espermatozoides maduros.

Essa descoberta sugeriu que poderia haver outra forma de os espermatozoides saudáveis obterem esses DNAs circulares. Especificamente, eles hipotetizaram que espermatozoides apoptóticos poderiam liberar eccDNAs no ambiente, que espermatozoides saudáveis poderiam então absorver. Para testar isso, realizaram experimentos de co-incubação. Descobriram que espermatozoides vivos podiam absorver ativamente DNA circular rotulado fluorescentemente, mas apenas quando estavam a uma temperatura normal, sugerindo um processo dependente de energia.

#Conclusões e Direções Futuras

Para resumir, essa pesquisa ilumina como os eccDNAs funcionam e se formam no esperma humano. A capacidade desses eccDNAs de produzir RNA indica que eles podem desempenhar um papel no desenvolvimento do esperma e possivelmente no desenvolvimento do embrião após a fertilização. Além disso, a ligação entre o aumento dos eccDNAs do esperma e problemas de saúde crônicos apresenta o potencial desses marcadores servirem como indicadores da saúde reprodutiva masculina.

Investigações futuras poderiam explorar se os eccDNAs presentes no esperma poderiam ser transferidos para futuras gerações. O papel dos eccDNAs na manutenção da saúde do esperma e suas implicações para a fertilidade também precisam de mais exame. Ampliar a pesquisa para incluir uma gama mais ampla de condições de saúde e histórias genéticas enriquecerá nossa compreensão da importância dos eccDNAs na reprodução humana.