Dragões Gêmeos Fornecem Novas Percepções Sobre a determinação do Sexo dos Répteis
Exemplo de um dragão-barbudo central australiano (Pogona vitticeps). Créditos da imagem: Duminda Dissanayake
Dois estudos distintos publicados na GigaScience relatam os genomas de referência quase completos do dragão-barbudo-central (Pogona vitticeps), um lagarto-dragão nativo do centro-leste da Austrália e amplamente mantido como animal de estimação na Europa, Ásia e América do Norte. Esta espécie é incomum porque tanto a genética quanto a temperatura do ninho determinam seu sexo.
Por isso, a espécie tem servido há muito tempo como um modelo valioso para o estudo da biologia da determinação sexual. Avanços recentes na genômica identificaram uma região genômica específica e um possível gene mestre determinante do sexo que parece desempenhar um papel fundamental no desenvolvimento masculino. O fato de dois grupos de pesquisa distintos terem confirmado esse resultado usando métodos diferentes torna a descoberta particularmente robusta.
Dragões-Barbudos podem Mudar de Sexo Sob Altas Temperaturas de Incubação
Dragões-barbudos possuem um sistema incomum de determinação sexual, moldado por influências genéticas e ambientais, especialmente a temperatura.
Nos dragões-barbudos, altas temperaturas de incubação podem reverter machos em fêmeas, diferindo da maioria dos animais. Assim, quando incubados em temperaturas suficientemente altas, um lagarto com cromossomos masculinos ainda pode se desenvolver em uma fêmea totalmente funcional.
Semelhante a pássaros e muitos répteis, os dragões barbudos seguem um sistema de cromossomos sexuais ZZ/ZW, com as fêmeas carregando cromossomos ZW diferentes e os machos carregando dois cromossomos ZZ idênticos.
O processo se torna mais complexo porque temperaturas elevadas de incubação podem transformar machos ZZ em fêmeas fenotípicas sem usar o cromossomo W ou genes ligados a W.
Graças ao novo sequenciamento de nanoporos ultralongos, os pesquisadores agora podem produzir conjuntos de cromossomos sexuais telômero a telômero (T2T) e identificar regiões não recombinantes, ajudando a restringir potenciais genes determinantes do sexo em espécies com determinação sexual cromossômica.
Novas Tecnologias de Sequenciamento Permitem Insights Mais Claros sobre os Cromossomos Z e W
A capacidade dessa tecnologia de separar com mais clareza as metades do genoma materno e paterno agora facilita muito a comparação das sequências Z e W, ajudando os pesquisadores a avaliar se genes-chave relacionados ao sexo podem ter perdido ou alterado suas funções.
Pesquisadores chineses geraram o primeiro genoma animal publicado com o CycloneSEQ, combinando leituras curtas do DNBSEQ e longas de nanoporos.
O segundo genoma foi liderado pela Universidade de Canberra, com análises da ANU, Garvan, UNSW, CSIRO e UAB (Espanha)..
Esta montagem combina leituras PacBio HiFi, leituras ultralongas do ONT e sequenciamento Hi-C. A publicação de genomas de referência com duas tecnologias distintas agora permite, pela primeira vez, comparar diretamente o desempenho do ONT e do CycloneSEQ. Os dois métodos também se complementam ao abordar a questão da determinação do sexo sob diferentes ângulos.
Genomas Masculino e Feminino Revelam Sequências Ausentes e Pistas-Chave para a Determinação Sexual
No primeiro esforço, os pesquisadores sequenciaram um dragão-barbudo central macho ZZ, fornecendo a primeira caracterização completa do cromossomo sexual Z. A segunda montagem concentrou-se no genoma de uma fêmea ZW.
O sequenciador de nanoporos recuperou ~124 milhões de pares de bases (≈7% do genoma), incluindo genes e elementos regulatórios, revelando novos insights sobre a determinação sexual da espécie.
Ambos os projetos produziram montagens genômicas de 1,75 Gbp de excelente qualidade, resolvendo todos os telômeros, exceto um, com apenas algumas lacunas restantes, principalmente dentro dos microcromossomos.
Os dados mostraram que os cromossomos sexuais Z e W foram montados em arcabouços únicos, com a região pseudoautossômica (PAR) identificada no cromossomo 16.
Equipe do BGI identifica Amh, Amhr2 e Bmpr1a como Principais Candidatos à Determinação do Sexo
No genoma do dragão macho sequenciado pela equipe do BGI, os pesquisadores buscaram genes presentes no cromossomo Z, mas ausentes no cromossomo W. Eles identificaram Amh e Amhr2 (o gene do hormônio antimülleriano e seu receptor), juntamente com Bmpr1a, como fortes candidatos à determinação do sexo.
O sequenciamento do genoma da fêmea, feito pela equipe australiana, também indicou a mesma RDS e destacou Amh e Amhr2 como principais candidatos à determinação do sexo.
A análise da expressão gênica em diferentes estágios de desenvolvimento mostrou que o Amh apresentou forte expressão com viés masculino, tornando-o o principal candidato ao gene mestre na determinação do sexo.
No entanto, a expressão diferenciada de outro gene relacionado ao sexo, Nr5a1, localizado no PAR, sugere um mecanismo mais complexo. O Nr5a1 codifica um fator de transcrição que se liga à região promotora do Amh. Ao contrário de muitos peixes, os dragões-barbudos mantêm intactos e ativos o Amh autossômico e seu receptor Amhr2.
Isso levanta a possibilidade de que a determinação do sexo possa envolver uma espécie de “conselho” de genes nos cromossomos sexuais, influenciados por suas contrapartes autossômicas remanescentes.
Amh e Amhr2 Surgem como Fortes Candidatos a Genes Mestres na Determinação do Sexo
O principal resultado dessas montagens é a identificação de elementos genéticos nos cromossomos sexuais que são cruciais para a diferenciação sexual masculina em vertebrados.
O Amh e seu receptor Amhr2 foram duplicados no cromossomo Z na região não recombinante, sugerindo-se como fortes candidatos ao gene mestre do sexo, possivelmente via mecanismo de dosagem.
Até o momento, nenhum réptil demonstrou possuir um gene mestre definitivo para determinação do sexo comparável ao Sry em mamíferos ou ao Dmrt1 em aves. Este estudo identifica o Amh como um candidato convincente, presente em duas cópias em machos ZZ, mas apenas uma em fêmeas ZW.
Arthur Georges, da Universidade de Canberra, destacou que as novas montagens podem avançar pesquisas em desenvolvimento, comportamento, genética e determinação sexual, servindo de modelo comparativo a camundongos, humanos e aves.
“Estou continuamente impressionado com a rapidez com que a ciência chinesa avançou. A BGI e parceiras rapidamente criaram tecnologias de sequenciamento que superam concorrentes em qualidade, produtividade e custo. Essas montagens de genoma demonstram claramente essa conquista.”
A equipe da BGI Escolheu o Genoma do Dragão Barbudo para Marcar o Ano do Dragão
Qiye Li, da BGI, disse que o dragão-barbudo foi escolhido como primeiro genoma animal do novo sequenciador por coincidir com o Ano do Dragão na China.
Com as leituras longas do CycloneSEQ, obtivemos uma montagem genômica contígua e resolvemos regiões repetitivas e ricas em GC, antes desafiadoras. Os dois genomas de referência, representando sexos opostos e construídos com tecnologias diferentes, realmente se complementam.
Estou entusiasmado que ambos os genomas destaquem o papel central da sinalização AMH na determinação sexual desta espécie. Mas uma questão importante permanece: como esses cromossomos sexuais se originaram? O sequenciamento de mais genomas de qualidade poderá esclarecer a evolução do sistema ZW e completar o quadro.
O fato de dois projetos independentes terem identificado os mesmos genes mestres candidatos reforça fortemente a confiabilidade desses resultados. O compartilhamento aberto de dados permite avançar na compreensão dos fatores de transcrição ainda pouco claros na determinação sexual.
Essas duas montagens genômicas de alta qualidade marcam um grande avanço na compreensão da determinação sexual do dragão-barbudo.
Leia o Artigo Original Phys.Org
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