Pseudogene Funcional - Evidência da Evolução (Parte I)

Em outra ocasião, discutimos a origem dos diferentes tipos de pseudogenes (ver "Pseudogenes - Uma Introdução"). O foco deste post será um exemplo de pseudogene duplicado. Simplificadamente, um pseudogene duplicado se forma  quando há duplicação um gene e posterior acúmulo de mutações que tornam uma das cópias (o pseudogene) incapaz de produzir uma proteína (Fig. 1). 

Figura 1. Formação de um pseudogene duplicado. Imagem do livro Relics of Eden.

Nosso genoma tem um gene abreviadamente chamado de GBA, que codifica um enzima (GCase) responsável pela hidrólise de um determinado substrato (os detalhes não são importantes para os nossos propósitos). A deficiência da enzima GCase está associada à doença de Gaucher. Nas proximidades do gene GBA, há uma pseudogene GBA (GBAP). E porquê consideramos que ele é um pseudogene duplicado?

Bem, a sequência desse pseudogene é bastante similar ao GBA. A diferença é que o  GBAP apresenta uma deleção de um trecho de 55 pares de bases, impedindo que o pseudogene GBA produza uma GCase funcional. 

Precisamos invocar um milagre para explicar a origem do  GBAP? Não. Definitivamente, não. Há fatos bem conhecidos que explicam a origem do GBAP. 

- Sabemos que genes eventualmente são duplicados;

- Sabemos que outras mutações ocorrem (deleções, inserções, etc.).

Então, uma explicação muito plausível é que o GBAP se originou quando houve a duplicação do GBA e posterior deleção dos 55 pares de base. Sem necessidade de milagres. E devido ao processo de formação (duplicação + deleção) podemos classificar o GBAP como um pseudogene duplicado. 

O GBAP é interessante, também, por outra razão. Em 2005, pesquisadores descobriram que chimpanzés e gorilas também possuem GBAPs, inclusive na mesma posição e contando com uma deleção de 55 pares de bases. No mesmo estudo, os pesquisadores reportaram que os orangotangos possuem duas cópias do gene GBA e nenhum GBAP. Além disso, outro primata analisado, o macaco-esquilo, possui apenas uma cópia do GBA e nenhum GBAP (mostrando que não é impossível viver com uma cópia apenas do GBA). 

Com base nos dados, uma filogenia foi construída, obtendo o seguinte resultado. 

Figura 2. Filogenia construída com base nos GBAs e GBAPs. A letra grega "psi" indica o pseudogene, ou seja, psiGBA = GBAP. Imagem do artigo de Wafaei & Choy (ver referências).  

Podemos olhar, ainda, para a identidade de sequência dos genes, isto é, para a similaridade dos genes em termos de sequência de bases. Isso está resumido na tabela abaixo. 

Tabela 1. Comparação dos GBAs e GBAPs de diferentes primatas. O percentual de similaridade foi calculado com base em um trecho de ~1.1 kb. Também do artigo de Wafaei & Choy. 

Em conjunto, esses dados nos contam uma história consistente. Havíamos falado que o GBAP teve sua origem via duplicação + deleção. Concordante com isso, há primatas com apenas uma cópia do GBA (macaco-esquilo) e outro primata com duas cópias do GBA, ambas capazes de produzir a GCase (orangotango); adicionalmente, os três primatas que possuem um GBA e um GBAP são parentes próximos, conforme mostra a filogenia.

A ancestralidade comum explica esses dados. 

- A duplicação do GBA ocorreu depois que a linhagem dos grandes símios (chimpanzés, gorilas, orangotangos e humanos) divergiu da linhagem do macaco-esquilo. Tendo em vista que os orangotangos têm duas cópias do gene GBA e que os demais grandes símios possuem um GBA e um GBAP, então o ancestral comum dos grandes símios possuía duas cópias do GBA. 

- A deleção de 55 pares de bases ocorreu depois que a linhagem dos orangotangos se separou da linhagem que inclui chimpanzés, humanos e gorilas. Assim, um GBA e um GBAP estavam presentes no ancestral comum de humanos, chimpanzés e gorilas. 

Eu espero que você tenha percebido que, em momento algum, a funcionalidade ou não-funcionalidade do GBAP precisou ser invocada para que um cenário de ancestralidade comum pudesse explicar o padrão observado. A propósito, o GBAP possui uma função. E como irei mostrar em outro post, esse pseudogene funcional depõe a favor da evolução. Criacionistas pirando em 3, 2, 1... 

Obrigado por ler! Até a próxima!

Referências

Wafaei, J. R., & Choy, F. Y. M. (2005). Glucocerebrosidase recombinant allele: Molecular evolution of the glucocerebrosidase gene and pseudogene in primates. Blood Cells, Molecules, and Diseases, 35(2), 277–285.doi:10.1016/j.bcmd.2005.07.004 

Fairbanks, D. J. (2009). Relics of Eden: the powerful evidence of evolution in human DNA. Prometheus Books.