Utilizando o nemátode 'Caenorhabditis elegans' como modelo, os investigadores do Instituto de Biomedicina de Valência (IBV), parte do Conselho Superior de Investigações Científicas (CSIC) de Espanha, descobriram que um mecanismo epigenético atua como uma fechadura que bloqueia a capacidade dos neurónios captarem serotonina — um neurotransmissor que regula o humor nos humanos — modificando, assim, a sua identidade e funções.

Esta fechadura, salientaram os investigadores, pode ser desbloqueada quando o ambiente o exige, modificando o comportamento do animal.

A descoberta é fundamental para a compreensão de como o sistema nervoso dos organismos se adapta ao ambiente e oferece uma nova via para investigar perturbações como a depressão, a ansiedade e o autismo.

O CSIC explicou que todas as células de um organismo partilham a mesma informação genética (ADN), a partir da qual surgem diferentes tipos celulares com funções específicas (pele, fígado, neurónios, etc.).

Os genes e o ambiente interagem para modular a identidade e a função celular através de alterações epigenéticas, um sistema que determina a forma como a célula interpreta o ADN para funcionar de forma específica.

Agora, o trabalho publicado na PNAS descreve como este mecanismo regula a resposta ao neurotransmissor serotonina num modelo animal simples, conseguindo alterar a identidade dos neurónios e o seu comportamento através de pequenas alterações nos genes em resposta ao ambiente.

O estudo utilizou um pequeno verme nemátode (Caenorhabditis), um "laboratório vivo" muito utilizado em biologia e biomedicina para compreender o funcionamento do sistema nervoso, pois possui 302 neurónios, cada um dos quais foi identificado individualmente.

No laboratório liderado por Nuria Flames no IBV-CSIC, os investigadores analisaram um tipo específico de neurónios neste animal (VC), que apresenta sinais de algo inesperado: a capacidade de captar serotonina, um neurotransmissor envolvido no comportamento e nos estados internos do animal.

"Na espécie 'Caenorhabditis elegans', os neurónios com identidade VC têm o potencial de capturar serotonina, mas não o fazem devido à repressão por mecanismos epigenéticos", explicou Flames.

"Um mecanismo chamado metilação das histonas atua como uma fechadura que bloqueia o gene mod-5/SERT, responsável pela captura de serotonina do meio ambiente. É por isso que estes neurónios não apresentam um fenótipo serotoninérgico, a assinatura biológica que permite a um neurónio capturar serotonina", destacou.

A equipa de investigação descobriu que, em diversas espécies do género 'Caenorhabditis', esta fechadura foi quebrada durante a evolução.

"Estas espécies adquiriram um novo 'potenciador' que ativa o gene mod-5/SERT nos neurónios VC, escapando à repressão epigenética e permitindo-lhes capturar serotonina de forma intensa e estável", explicou Flames.

Além disso, a simples transferência deste potenciador para outras espécies, como o 'C. elegans', é suficiente para ativar o gene mod-5/SERT nos seus neurónios VC.

"Um único componente regulatório é suficiente para alterar a identidade e a função dos neurónios", resumiu a investigadora do CSIC.

Para surpresa da equipa, em algumas espécies esta alteração também ocorre se exigida pelo ambiente do verme.

"Embora, em condições normais, os neurónios VC de 'C. elegans' reprimam a recaptação de serotonina, em condições específicas, o bloqueio epigenético é desbloqueado e estes neurónios tornam-se serotoninérgicos, o que altera o comportamento de postura de ovos. A sua identidade neuronal tem, portanto, um caráter plástico. Depende do ambiente", revelou Andrea Millán Trejo, cientista do IBV-CSIC e da unidade associada do IBV ao Centro de Investigação Príncipe Felipe (CIPF), e primeira autora do estudo.