Análise in silico do estado epigenético do cromossomo X em embriões humanos em estágio pré-implantacional

Resumo

Nas fêmeas de mamíferos (XX) a inativação do cromossomo X (ICX) é um mecanismo epigenético compensatório que equipara os níveis transcricionais de genes deste cromossomo com os dos machos (XY). Os eventos relacionados à ICX têm sido amplamente estudados em camundongos e nesses animais muitos dos processos que levam à ICX já estão esclarecidos. Em humanos, entretanto, o conhecimento sobre a ICX é bastante limitado, em particular aqueles sobre os eventos iniciais do processo que ocorrem durante o desenvolvimento embrionário. O rápido progresso e aprimoramento de ensaios que envolvem o sequenciamento em larga escala do transcriptoma de células únicas (scRNA-Seq) iniciam uma nova era nos estudos sobre a ICX permitindo avaliar célula a célula o estado transcricional dos genes ligados a este cromossomo bem como o padrão e estágio de ICX no qual se encontram. Em 2013 os trabalhos de Xue e cols. e de Yan e cols. tornaram disponíveis os resultados de scRNA-Seq de células isoladas de embriões humanos durante todos os estágios do desenvolvimento pré-implantacional. Com estes dados, durante meu doutorado, pudemos observar que o gene XIST - responsável por iniciar o processo de ICX - é somente expresso em embriões a partir do estágio de oito células, tanto femininos quanto masculinos, e que sua expressão é estabilizada na fase de blastocisto onde o silenciamento dos genes do X parece ter se iniciado mas ainda não está completo. O projeto aqui apresentado pretende então verificar se o aumento da expressão do gene XIST em embriões humanos a partir do estágio de 8 células já inicia o silenciamento transcricional dos genes do X e se a escolha do X inativo é aleatória ou dependente da origem parental. Para tanto iremos investigar em que fase do desenvolvimento embrionário humano tem início o silenciamento transcricional dos genes do cromossomo X; qual a origem parental do cromossomo inativo e dos genes envolvidos no processo de ICX; qual a extensão do silenciamento dos genes ao longo do cromossomo X nos diferentes estágios pré-implantacionais. A presença de SNPs em região transcrita de genes do X servirá de ferramenta na identificação de expressão bialélica ou monoalélica bem como na origem parental do alelo expresso. Estes mesmos SNPs serão utilizados na construção de haplótipos para que seja identificado se a expressão dos diversos genes ao longo do X é originária do mesmo homólogo (reflexo da presença de um X já inativado), ou não (reflexo da presença de dois X ativos). Somando-se a estas análises serão calculados os níveis transcricionais dos genes ao longo do X para que seja identificado em que fase da ICX se encontra cada célula embrionária nos diferentes estágios pré-implantacionais e se existe sincronia entre as diferentes células de um mesmo embrião em relação ao processo de ICX. Assim, será definido pela primeira vez em que momento tem início o silenciamento transcricional de genes ligados ao X em humanos. Com este intuito serão adaptadas técnicas de bioinformática existentes para que se adequem aos estudos de scRNA-Seq e empregadas análises estatísticas para validação dos dados resultando assim em conhecimentos básicos sobre o início do desenvolvimento humano.