WSU revela como o gene timeless aciona a “trava de inverno” do relógio circadiano

À medida que os dias encurtam e o frio se intensifica, alguns animais não apenas diminuem o ritmo. Na prática, eles mudam para um “sistema operativo” completamente diferente.

Uma pesquisa recente conseguiu, enfim, esclarecer como essa troca acontece: uma espécie de “trava de inverno” interna que mantém o organismo em modo de baixo consumo até que o ambiente melhore o suficiente para permitir o retorno.

A descoberta pode abrir novas possibilidades para o controlo de pragas e, potencialmente, ajudar a entender por que certos aspectos da saúde humana seguem padrões sazonais.

O estudo foi conduzido por pesquisadores da Washington State University (WSU).

Usando a mosca-da-fruta como modelo, a equipa rastreou essa trava de inverno até mudanças sazonais num único gene.

Esse gene está no centro do relógio circadiano - o sistema interno que mantém os ritmos diários do corpo sincronizados.

Um gene, duas funções muito diferentes

O gene no centro desta história chama-se timeless e faz algo engenhoso conhecido como splicing alternativo, o que permite que um único gene origine proteínas distintas conforme a estação.

Quando chega o inverno, o timeless passa a produzir uma versão específica de inverno da sua proteína. Essa versão altera os padrões de actividade e interrompe a reprodução, na prática reconfigurando o relógio interno da mosca-da-fruta para um modo de vida completamente diferente.

“Há muito tempo sabemos que os animais usam pistas do ambiente para se preparar para as mudanças sazonais, mas não entendíamos exactamente como essa informação é integrada pelo relógio biológico”, disse o autor correspondente Sergio Hidalgo, professor assistente na WSU.

“O que descobrimos é que o próprio relógio pode ser reorganizado num estado de inverno que ajuda os animais a permanecer nele até que as condições sejam favoráveis o suficiente para voltar ao modo de verão.”

Isto não é exclusivo de moscas-da-fruta

Ajustar-se às estações é algo praticamente universal na natureza.

Animais, plantas e até bactérias dependem de sinais do ambiente para perceber que a estação está a mudar e, com isso, adaptar o seu funcionamento.

Essa adaptação pode envolver migração, hibernação, pausa reprodutiva ou a entrada em dormência, como forma de atravessar períodos de clima severo e escassez de alimento.

Há algum tempo, a ciência entende que alterações na duração do dia e na temperatura disparam essas respostas.

O que permanecia menos claro era como os organismos combinam todas essas informações num plano sazonal coordenado.

O relógio circadiano parecia uma peça provável desse quebra-cabeça, mas ninguém tinha definido com precisão o seu papel para além de manter os ritmos diários em ordem.

Como a trava se encaixa

A equipa mostrou que o splicing alternativo do gene timeless é um factor central para que as moscas-da-fruta entrem - e se mantenham - no estado de inverno, com mudanças na actividade ao longo do dia e com a reprodução suspensa.

A versão de inverno da proteína modifica o modo como o relógio circadiano funciona, essencialmente “travando” a mosca no modo de inverno até que o ambiente forneça um sinal suficientemente claro de que já é seguro regressar.

“Durante anos, estudámos o que é essencialmente a versão de verão do relógio”, afirmou Hidalgo.

“Este trabalho mostra que o relógio pode ser remodelado no inverno, criando um sistema que funciona de forma diferente e ajuda os animais a manter um programa de inverno.”

Em vez de um único mecanismo fixo que opera do mesmo jeito ao longo do ano inteiro, os resultados sugerem que os animais podem alternar entre múltiplas versões do seu relógio interno, cada uma reorganizada para atender ao que a estação exige.

Uma nova via para combater pragas

Hidalgo considera provável que algo semelhante também aconteça com pragas agrícolas e com insectos que transmitem doenças, como mosquitos.

Se isso se confirmar, compreender como esses insectos acompanham as estações pode abrir uma estratégia realmente nova de controlo: interferir na maquinaria biológica que os ajuda a sobreviver ao inverno ou a outros períodos desfavoráveis.

Isso contrasta com boa parte do controlo de pragas actual, que tende a atacar os insectos de forma directa em vez de interromper o que os mantém vivos durante a entressafra.

Caso as pragas dependam mesmo de uma trava de inverno como esta, esse mecanismo pode tornar-se um novo ponto fraco a explorar.

Mudanças sazonais de humor em humanos

Há também uma dimensão humana nesta história. Condições como o transtorno afectivo sazonal, além de alguns distúrbios neurológicos e psiquiátricos, já foram associadas a padrões sazonais.

Ainda assim, os cientistas não têm uma compreensão firme da biologia por trás dessa relação.

Moscas-da-fruta e humanos são obviamente muito diferentes, mas o facto de um gene central do relógio poder ser reestruturado de uma estação para outra levanta uma questão concreta: será que algo parecido, numa forma alterada, poderia também ocorrer em nós?

Ainda não se sabe se existe um mecanismo semelhante em humanos. Mesmo assim, os achados oferecem um ponto de partida molecular para investigar por que algumas condições variam com as estações.