• Alef G. C.

Epigenética: protagonismo na relação entre patógeno-hospedeiros

Aislan Vivarini



Sou formado em Ciências Biológicas pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) com bacharelado em Genética. Mestre e Doutor pelo Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho da UFRJ, com Pós-Doutorado em Biofísica e Biologia Molecular. Já ministrei aulas para diversos cursos e instituições e atualmente atuo como professor do Campus Duque de Caxias/UFRJ. Na área de pesquisa estudo os processos de sinalização intracelular que medeiam a interação e progressão da relação entre parasitas e células imunológicas hospedeiras, principalmente através de análises de expressão de genes específicos.



A ciência denominada epigenética estuda as mudanças no funcionamento de genes e em outras regiões do DNA que não são devido a alterações nas sequências de bases nitrogenadas dessa macromolécula. Essas alterações conseguem regular a produção de RNAs mensageiros e, consequentemente, mudanças do fenótipo das células em questão. Muitas vezes essas mudanças são tão características e fortes que podem ser passadas através das gerações e nas divisões celulares. Assim, não é de se surpreender que na relação entre diversos patógenos com suas células hospedeiras haja esse incrível fenômeno denominado Epigenética.




Mas por que a Epigenética seria a protagonista nessa relação de interação entre espécies? Diversos estudos, assim como também apresentado e discutido aqui em uma matéria na primeira edição da Revista Kratos, a co-evolução existente entre cada tipo celular é mediada e modulada através da síntese de genes que possam favorecer ou inibir a proliferação dos patógenos. Logicamente é interessantíssimo aos parasitos que as células que eles invadem consigam produzir bem menos produtos de genes microbicidas, assim como é importante que sintetizam genes anti-inflamatórios, permitindo a rápida e eficiente replicação dos invasores. Mas a evolução fez com que as modificações na estrutura do DNA permitissem que esse mecanismo de epigenética funcionasse como uma chave na fechadura. Mas como assim? Em um determinado momento e estímulo, o DNA (fechadura) fica mais compactado (como um novelo de lã), impedindo o acesso de proteínas e enzimas (chaves) que irão ler as informações e sintetizar os produtos dos genes. Assim como sob outros estímulos, as células são capazes de relaxar a estrutura do DNA, podendo a qualquer momento induzir sua leitura e a produção de RNAs e proteínas. Esse fenômeno de alteração na estrutura do DNA é utilizado tanto pelas células hospedeiras, quanto pelos microrganismos para poderem invadir e passarem despercebidos pelo sistema imunológico. Vamos a alguns exemplos...




A infecção pelo protozoário denominado Leishmania, também já descrito e discutido aqui na Revista Kratos (2ª edição), consegue manipular o sistema imunológico de diversas maneiras. Recentemente alguns pesquisadores conseguiram entender melhor parte desse fenômeno através das pesquisas em Epigenética. Estudando algumas proteínas essenciais nesse processo, como as Histonas que fazem associação contínua com o DNA, assim como as enzimas que modificam essas histonas, os cientistas notaram que quando os macrófagos eram infectados por algumas espécies de Leishmania, alguns genes inflamatórios eram inibidos justamente porque os parasitos estimulavam esse fenômeno de compactação da estrutura do DNA. Ainda não se sabe exatamente quais são todas as modificações epigenéticas que ocorrem em células infectadas pela Leishmania, mas há uma perspectiva que esse fenômeno possa futuramente ser alvo terapêutico na possível intervenção farmacológica contra essa patologia.




As infecções por vírus são classicamente conhecidas por alterar epigeneticamente as estruturas do DNA das células hospedeiras. Como os mecanismos de introdução do genoma viral nas células são similares, os estudos científicos nessa área estão bem mais avançados. Isso denota uma grande importância para o entendimento das infecções virais por exemplo, principalmente em tempos de endemias e pandemias como a do COVID-19. Muitos vírus que são constituídos por RNAs e conseguem produzir uma molécula de DNA que se incorpora no genoma do hospedeiro. Essa modificação (inserção) epigenética viral é fundamental apara o controle das transcrições dos genes virais durante a infecção, regulação da latência e na desregulação das funções celulares. No Brasil os arbovírus são bem frequentes, como o vírus da dengue, Zika, Febre Amarela, Chikungunya e, mais novo, o Malayio. Centros de pesquisas e diversas Universidades têm se dedicado a entender quais os marcadores epigenéticos devido as infecções por esses vírus com grande impacto na saúde humana.




Em relação a infecções bacterianas, muito comuns na população, também há diversas modificações epigenéticas envolvidas durante a interação com o organismo. Podemos citar o exemplo da Helicobacter pylori, a espécie de bactéria associada a gastrites, úlceras e câncer estomacal. Elas conseguem ativar uma séria de proteínas imunológicas que culminam na regulação epigenética de genes inflamatórios. Além disso, em células epiteliais gástricas, a H. pylori desregula os processos de mitose que podem gerar células cancerígenas. Outro exemplo é da bactéria Mycobacterium tuberculosis que causa a tuberculose. De maneira ainda não totalmente conhecida, essas bactérias conseguem inibir a produção de proteínas denominadas de Interferons pelas células imunológicas. Isso ocorre devido a compactação do DNA exatamente na região reguladora desse gene, impedindo que seja produzido.




A epigenética está envolvida com praticamente todos os mecanismos infecciosos ou não, seja em uma homeostase no funcionamento de um tecido e mesmo na sua patogênese. Algumas dessas modificações são persistentes, podendo ser passadas através das gerações. Outras, portanto, são temporariamente estáveis, dependendo dos estímulos, suas intensidades e da maioria das influências ambientais. Nas ciências que buscam entender e analisar como ocorrem as infecções, a transmissão e seu estabelecimento em um hospedeiro, assim como a progressão da patologia, a epigenética passou a ser a protagonista, com uma enorme força e poder de ditar o futuro da infecção, apesar de ainda estar no início de suas descobertas.



REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS


Bierne H.,Hamon, M. and Cossart, P. Epigenetics and Bacterial Infections. Cold Spring Harb Perspect Med. 2012, 2(12): a010272. Kamhaw, S., Serafi m, T.D. Leishmania: A Maestro in Epigenetic Manipulation of Macrophage Infl ammasome. Trends in Parasitology. 2020, pii: S1471- 4922(20)30105-7. Cavalli G, Heard E. Advances in epigenetics link genetics to the environment and disease. Nature. 2019, 571(7766):489-499. De Leo, A., Calderon, A., Lieberman, P.M. Control of Viral Latency by Episome Maintenance Proteins. Trends Microbiol. 2020, 28(2):150-162. Mirzaei, H., Ghorbani, S., Khanizadeh, S., Namdari H., Faghihloo, E., Akbari, A. Histone deacetylases in virus-associated cancers. Rev Med Virol. 2020, 30(1):e2085.


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