EfeitosRadiacaoIonizanteNatural-Oliveira-2019

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE BIOCIÊNCIAS 
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA CELULAR E GENÉTICA 
LABORATÓRIO DE GENÉTICA TOXICOLÓGICA 
CURSO DE BIOMEDICINA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REBEKA GUERRA DE OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE NATURAL NA METILAÇÃO GLOBAL DO 
GENOMA DA POPULAÇÃO DE LAJES PINTADAS/RN 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Natal-RN 
Maio, 2019
 
 
 
 
EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE NATURAL NA METILAÇÃO GLOBAL DO 
GENOMA DA POPULAÇÃO DE LAJES PINTADAS/RN 
 
 
 
 
 
 
 
por 
 
 
 
 
 
Rebeka Guerra de Oliveira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Orientadora: Profa. Dra. Viviane Souza do Amaral 
Co-orientadora: Msc. Luíza Araújo da Costa Xavier 
 
 
 
 
 
 
 
 
Natal - RN 
Maio, 2019 
Monografia Apresentada à 
Coordenação do Curso de 
Biomedicina da Universidade Federal 
do Rio Grande do Norte, como 
Requisito Parcial à Obtenção do 
Título de Bacharel em Biomedicina. 
1 
 
Oliveira, Rebeka Guerra de.
 Efeitos da radiação ionizante natural na metilação global do
genoma da população de Lajes Pintadas/RN / Rebeka Guerra de
Oliveira. - 2019.
 107 f.: il.
 Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande
do Norte, Centro de Biociências, Curso de Biomedicina, Natal,
RN, 2019.
 Orientadora: Profa. Dra. Viviane Souza do Amaral.
 Coorientadora: Ma. Luíza Araújo da Costa Xavier.
 1. Radônio - Monografia. 2. Lajes Pintadas/RN - Monografia.
3. Metilação Global - Monografia. 4. LINE-1 - Monografia. 5.
Câncer - Monografia. I. Amaral, Viviane Souza do. II. Xavier,
Luíza Araújo da Costa. III. Título.
RN/UF/BCZM CDU 616-006.6
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN
Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede
Elaborado por Ana Cristina Cavalcanti Tinôco - CRB-15/262
iv 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
 Meus sinceros agradecimentos à UFRN em si e ao curso de biomedicina. 
Lembro que sempre quis fazer um curso na área da saúde, no qual eu pudesse ajudar 
as pessoas e que envolvesse pesquisa, quando descobri o curso de biomedicina, no 
meu primeiro ano de ensino médio, eu me apaixonei, decidi que era isso que eu queria 
fazer. Hoje, 6 anos depois dessa decisão, terminando o curso, eu tenho plena certeza 
de que escolhi a profissão certa. Sou muito feliz e grata pela minha escolha, e pela 
brilhante universidade em que estudo, a qual me proporcionou tantos conhecimentos 
e momentos inesquecíveis. 
 Agradeço imensamente a todos os meus professores, tanto os da escola, como 
os da universidade. É definitivamente a profissão mais linda que existe e que forma 
todos os outros profissionais, sem eles não saberia do que sei e não estaria traçando 
o meu caminho rumo a vida profissional. Minha gratidão especial vai para professora 
Dra. Viviane Amaral, por me aceitar como estudante de iniciação científica e me 
presentear com esse maravilhoso projeto que hoje uso para concluir o meu curso, 
agradeço por toda a ajuda e apoio nessa jornada. Agradeço também ao professor 
Leonardo Capistrado e a professora Daniella Martins por terem aceitado meu convite 
para serem minha banca, agradeço a disponibilidade e tempo investido nessa minha 
avaliação. 
 Um enorme “muito obrigada!” à Luiza Xavier, doutoranda do laboratório da 
professora Viviane e co-orientadora deste trabalho. Sem ela esse projeto não teria ido 
pra frente, me ajudou desde o princípio me explicando todos os procedimentos de 
bancada, compartilhando artigos comigo, analisando minha escrita. Então Luiza, você 
foi essencial nesse trabalho, muito obrigada mesmo!!! Obrigada, também a Amanda, 
aluna de mestrado do laboratório, que me ajudou em muitas etapas da bancada. 
Para finalizar, muito obrigada aos meus pais que sempre me apoiaram a fazer 
o curso que eu queria, sempre me ajudaram emocional e financeiramente e me 
trouxeram até aqui, agradeço por todo o apoio e confiança. E por último e mais 
importante, muito obrigada a Deus, por tudo, por eu ter saúde, capacidade e 
oportunidades para correr atrás dos meus sonhos, obrigada pelas intuições corretas, 
por todos os erros e acertos, pelos aprendizados, pela vida. 
v 
 
 
RESUMO 
 
A radiação ionizante (IR) é ubíqua e faz parte do cotidiano das pessoas, porém 
em doses elevadas traz prejuízos diversos à saúde da população. Um exemplo desse 
fato pode ser observado no município de Lajes Pintadas (RN), o qual possui o 
problema de elevada concentração de radônio no ar, um gás radioativo que deriva do 
decaimento do urânio. Além disso, um fato observado na região é a grande incidência 
de mortalidade por câncer. É possível relacionar danos causado por IR com alterações 
na epigenética, para isso foi analisada a metilação do LINE-1, elemento repetitivo mais 
longo do DNA, o qual devido seu elevado número de repetições fornece uma ideia do 
panorama global de metilação do genoma. O objetivo do presente trabalho foi avaliar 
as alterações epigenéticas causadas pela elevada radiação ionizante natural nos 
moradores de Lajes Pintadas/RN. Foram recrutados 104 indivíduos, entre grupos 
controle e experimental, após consentimento e esclarecimento sobre a pesquisa foram 
aplicados questionários e foi extraído o DNA dos participantes para análise do efeito 
da IR na metilação do gene LINE-1, através do protocolo COBRA, o qual conta com 
as técnicas de conversão bissulfito, PCR, análise de restrição, eletroforese e 
densitometria, por fim os valores obtidos foram analisados, avaliados e comparados 
estatisticamente com dados adquiridos no questionário respondido pelos 
participantes. Como resultado têm-se que há diferença significativa (p=0,042) nas 
médias de metilação global entre os grupos estudados, sendo o grupo experimental 
com uma média de 51,44%, e o grupo controle de 50,17%. No entanto, não foi vista 
correlação entre os níveis de metilação e os de radônio dosados, tendo uma 
correlação de p = 0,524, essa era a questão principal do trabalho, mas ainda assim 
esse resultado abre margem para algumas hipóteses e discussões, inclusive sobre 
radioproteção. Foram encontradas três correlações significativas, todas inversas, 
estas entre a metilação e a 8-oxoguanosina dosada na urina (p = 0,047 e Pearson = -
0,291), prática de exercícios físicos (p = 0,064 e Spearman = -0,269) e o tipo de água 
consumida (p = 0,038 e Spearman = -0,329), assim foi possível relacionar a 
epigenética com dano oxidativo e hábitos de vida, respectivamente. Entretanto, essas 
variáveis ainda explicam poucos por cento (R2 = 0,189) da variação nos níveis de 
metilação, segundo o teste de regressão linear múltipla. Por fim, pôde-se concluir que 
a pergunta inicial da relação entre radônio e metilação global não foi confirmada, mas 
ainda há muito para ser estudo, assim deixa margens para futuras pesquisas e novas 
descobertas relacionadas. 
 
Palavras-chave: Radônio; Lajes Pintadas/RN; Metilação Global; LINE-1; Câncer.
vii 
 
 
ABSTRACT 
 
Ionizing radiation is ubiquitous and is part of the daily lives of people, but in high 
doses brings several damages to people's health, an example of this fact can be 
observed in the municipality of Lajes Pintadas (RN) which has the problem of a great 
concentration of radon gas in the air, this is radioactive and is derived from the uranium 
decay, a fact noted in the region is the high incidence of cancer mortality. It is possible 
to relate damage caused by IR with changes in epigenetics, for it was analyzed the 
methylation of LINE-1, the longest repeating element of DNA, which because of your 
high number of repetitions provides an idea of the panorama of global methylation of 
the genome. The purpose of this study was to evaluate the epigenetic changes caused 
by natural high ionizing radiation in residents of Lajes Pintadas/RN. 104 individuals 
were recruited, between the control and experimental groups. Afterthe consent and 
clarification of the research, questionnaires were applied and the participants' DNA 
was extracted to analyze the effect of IR on the methylation of the LINE-1 gene through 
the COBRA protocol. with bisulphite conversion, PCR, restriction analysis, 
electrophoresis and densitometry techniques, in the end the values obtained were 
analyzed, evaluated and compared statistically with data acquired in the questionnaire 
answered by participants. As a result, they have that there is significant difference 
(p=0,042) in average global methylation between the study groups, being the 
experimental with average of 51,44%, and the control with average of 50,17%. 
However no correlation was found between levels of methylation and the indoor radon 
dosed, being a correlation of p = 0,524, that was the main issue of the work, but still 
this result opens room for some hypotheses and discussions, including on 
radioprotection. Three significant correlations were found, all inverses, these between 
methylation and 8-oxoguanosina dosed in the urine (p = 0,047 and Pearson = -0,291), 
physical exercise practice (p = 0,064 and Spearman = -0,269) and the kind of water 
consumed (p = 0,038 and Spearman = -0,329), this way it was possible to relate the 
epigenetics with oxidative damage and habits of life, respectively. However, these 
variables still explane for a few percent (R2 = 0,189) of the variation in methylation 
levels, according to the multiple linear regression test. Finally, it was concluded that 
the initial question of the relationship between radon and global methylation has not 
been confirmed, but there is still much to be studied, thus leaving margins for future 
research and related new findings. 
 
Keywords: Radon; Lajes Pintadas/RN; Global Methylation; LINE-1; Cancer. 
 
 
 
vii 
 
 
ÍNDICE 
Página 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ..................................................................... viii 
LISTA DE TABELAS ....................................................................................................x 
LISTA DE FIGURAS ....................................................................................................xi 
LISTA DE APÊNDICES .............................................................................................xiv 
1- INTRODUÇÃO .......................................................................................................15 
1.1. – VISÃO GERAL SOBRE RADIAÇÃO E RADIOBIOLOGIA ................................15 
1.2. – CASO ESPECÍFICO DE RADIOATIVIDADE NATURAL NO NORDESTE DO 
BRASIL ......................................................................................................................22 
1.3 . - EXPLANÇÃO SOBRE EPIGENÉTICA E DESTAQUE PARA METILAÇÃO..... 26 
1.4. – FOCO NO ELEMENTO NUCLEAR LONGO INTERCALADO – 1 (LINE-1) ....36 
1.5. – BREVE ENFOQUE NA 8-OXOGUANINA E NA 8-OXOGUANOSINA ............42 
1.6.- CONCEITO E IDEIAS GERAIS DO EXPOSOMA ..............................................45 
2- OBJETIVOS ...........................................................................................................48 
2.1. – OBJETIVO GERAL ..........................................................................................48 
2.2 – OBEJTIVOS ESPECIFICOS .............................................................................48 
3 - MATERIAIS E MÉTODOS ....................................................................................49 
3.1. - CONVOCAÇÃO DE PARTICIPANTES PARA O ESTUDO...............................49 
3.2. - EXTRAÇÃO DO DNA .......................................................................................50 
3.3 – ANÁLISE DE RESTRIÇÃO COMBINADA COM BISSULFITO (COBRA) .........52 
3.3.1. CONVERSÃO BISSULFITO ..................................................................53 
3.3.2. REAÇÃO EM CADEIA POLIMERASE (PCR) ........................................55 
3.3.3. ANÁLISE DE RESTRIÇÃO ENZIMÁTICA DO pPCR.............................57 
3.3.4. ELETROFORESE E DENSITOMETRIA ................................................59 
3.4. DOSAGEM DOS NÍVEIS DE 8-OXO-GUANOSINA NA URINA ..........................60 
3.5. – ANÁLISES ESTATÍSTICAS .............................................................................61 
4 – RESULTADOS .....................................................................................................62 
4.1. – CARACTERIZAÇÃO DA AMOSTRA ................................................................62 
4.2. – AVALIAÇÃO DA METILAÇÃO GLOBAL DO GENOMA ....................................66 
5 – DISCUSSÃO ........................................................................................................73 
6 – CONCLUSÃO ......................................................................................................83 
7 – REFERÊNCIAS ...................................................................................................84 
8 – APÊNDICES ......................................................................................................102
viii 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
% 5-met LINE-1 / % 5-mC LINE-1 Porcentagem da metilação do LINE-1 
8-oxo-dGMP 8-oxo-2´-desoxiguanosina monofosfato 
8-oxo-dGTP 8-oxo-2´-desoxiguanosina trifosfato 
8-OxoG 8-oxoguanina 
β Beta 
α Alfa 
γ Gama 
A Adenina 
ATP Adenosina Trifosfato 
BER Reparo por excisão de bases 
Bq Becquerel 
C Citosina 
CAAE Certificado de Apresentação para Apreciação 
Ética 
COBRA Análise de Restrição Combinada com 
Bissulfito 
Cys Cisteina 
DNA Ácido Desoxirribonucleico 
DNMTs DNA-metil-transferases 
DNTPs Deoxinucleotídeos Trifosfatados 
EDTA Ácido etilenodiamino tetra-acético 
FMRP-USP Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto 
G Guanina 
Gy Gray 
HERV-E Retrovírus Endógeno Humano E 
HERV-K Retrovírus Endógeno Humano K 
IARC Agência Internacional de Pesquisas em 
Câncer 
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 
INCA Instituto Nacional do Câncer 
IR Radiação Ionizante 
IRSs Sequências Repetitivas Intercaladas
ix 
 
 
kDa Quilo Dalton 
ET Transferência Linear de Energia 
LINE-1 / L1 Elemento Nuclear Longo Intercalado 1 
LINEs Elementos Nucleares Longos Intercalados 
lncRNAs RNAs longos não-codantes 
miRNAs Micro RNAs 
mRNA RNA mensageiro 
OGG1 8-oxoguanina DNA Glicosilase 1 
OMS Organização Mundial de Saúde 
ORF Quadros abertos de leitura 
pb Pares de bases 
PCR Reação em Cadeia da Polimerase 
piRNAs Piwi-RNAs 
pPCR Produto da PCR 
Rn Radônio-222 
RN Rio Grande do Norte 
RNA Ácido Ribonucleico 
Ser Serina 
SINEs Elementos Nucleares Intercalados Curtos 
Sv Sievert 
T Timina 
TCLE Termo de Consentimento Livre e Esclarecido 
UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte 
UTR Região não traduzida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
x 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
Tabela 1. Programação do termociclador para a conversão bissulfito. 
Tabela 2. Concentração e lista de reagentes utilizados na PCR. 
Tabela 3. Programação do termociclador para a PCR. 
Tabela 4. Concentração e lista de reagentes utilizados na digestão. 
Tabela 5. Dados gerais do grupo controle (Natal/RN) e do grupo experimental (Lajes 
Pintadas). 
Tabela 6. Análise do exposoma interno em indivíduos residentes em Lajes Pintadas 
(grupo experimental) e em Natal (grupo controle). 
Tabela 7. Análise do exposoma externo específico em indivíduos residentes em Lajes 
Pintadas (grupo experimental) e em Natal (grupo controle). 
Tabela 8. Análise do exposoma externo geral de indivíduos residentes em Lajes 
Pintadas (grupo experimental) e em Natal (grupo controle). 
Tabela 9. Valores da regressão linear múltipla entre a variável dependente, % 5-mC 
do LINE-1,e das três variáveis independentes analisadas, 8-OxoG na urina, prática 
de exercício físico e tipo de água consumida. 
xii 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1. Representação esquemática do espectro eletromagnético. Fonte: adaptada 
do Instituto de Física, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Física e Ufrgs). 
Figura 2. Fontes de exposição à radiação ionizante, conforme suas contribuições para 
uma dose anual e suas respectivas proporções. Há alteração dos valores no decorrer 
da passagem do tempo – 1987 e 2009, respectivamente, nos painéis A e B. Fonte: 
adaptada de NCRP (MEASUREMENTS). 
Figura 3. Imagem esquemática para representar o poder de penetração das radiações 
ionizantes. Fonte: Adaptado de World Nuclear Association (2017) <http://www.world-
nuclear.org/getmedia/280bdda7-182d-49d1-9e96-
67f5dc66e2e5/pocket_guide_radiation.pdf.aspx>. 
Figura 4. Efeitos celulares da radiação ionizante. Representação esquemática tanto 
o efeito direto, quanto do efeito indireto. Fonte: adaptada de AZZAM et al, 2012. 
Figura 5. Representação esquemática da cadeia de decaimento do urânio. Em cada 
hexágono encontra-se escrito, de baixo para cima, o tempo de meia-vida, o símbolo 
do elemento e a sua massa atômica. Em cima de cada seta está simbolizado o tipo 
de partícula (alfa ou beta) emitida. Fonte: adaptada de World Nuclear Association 
(2019) <http://www.world-nuclear.org/information-library/safety-and-security/radiation-
and-health/naturally-occurring-radioactive-materials-norm.aspx>. 
Figura 6. Mapa da localização geográfica de Lajes Pintadas. Em (A) está 
representado o mapa do Brasil, com destaque em preto no estado do Rio Grande do 
Norte, o qual aparece ampliado em (B), com a microrregião da Borborema Potiguar 
em cor cinza; o município de Lajes Pintadas destaca-se dos demais pela preta; as 
cidades vizinhas são, São Tomé (ST), Santa Cruz (SC) e Campo Redondo (CR); a 
capital do estado, Natal, encontra-se marcada com um quadrado vermelho. Fonte: 
Imagem feita com mapas disponíveis na internet. 
Figura 7. Tabela representando as taxas de mortes por todos os tipos de neoplasias. 
Em A está representado as taxas de mortalidade por todas as neoplasias, brutas e 
ajustadas pelas populações mundial e brasileira de 2010, por 100.000 homens e 
mulheres, Lajes Pintadas - RN, entre 1997 e 2017.Em B está representado as taxas 
de mortalidade por todas as neoplasias, brutas e ajustadas pelas populações mundial 
e brasileira de 2010, por 100.000 homens e mulheres, Natal - RN, entre 1997 e 2017. 
Fontes: MS/SVS/DASIS/CGIAE/Sistema de Informação sobre Mortalidade – SIM 
file:///C:/Users/Rebeka%20Guerra/Desktop/TCC/ÍNDICE.docx%23_ENREF_20
xii 
 
 
MP/Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE 
MS/INCA/Conprev/Divisão de Vigilância. 
Figura 8. Taxas de mortalidade por câncer de brônquios e pulmão, brutas e ajustadas 
pelas populações mundial e brasileira de 2010, por 100.000 homens e mulheres, em 
Lajes Pintadas - RN, entre 1997 e 2017. Fontes: MS/SVS/DASIS/CGIAE/Sistema de 
Informação sobre Mortalidade – SIM MP/Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e 
Estatística - IBGE MS/INCA/Conprev/Divisão de Vigilância. 
Figura 9. Representação esquemática da compactação da cromática. Abaixo da linha 
pontilhada encontrasse a organização de eucromatina, DNA menos compactado; já a 
cima encontrasse a organização de heterocromatina, DNA mais compactado. Fonte: 
Adaptada de Gore; Baylin; Herman (2016). 
Figura 10. Esquema de alguns dos principais mecanismos epigenéticos. Estão 
representados a metilação do DNA, como forma de modificação epigenética no DNA. 
E como ação da epigenética na modificação da cromatina estão representados, 
acetilação, metilação, fosforilação e ubiquitinação das histonas; remodelação da 
cromatina, na reorganização dos nucleossomos; micro-RNA, Piwi-RNA e Long non-
coding RNAs (lncRNAs), como RNAs não codantes modulando a expressão gênica. 
Fonte: Imagem própria feita baseada em diversos esquemas encontrados em sites e 
artigos. 
Figura 11. Representação esquemática da conversão da citosina para 5-metilcitosina, 
ou seja, a metilação do DNA. Fonte: Imagem adaptada de Kabesch, Michel e Tost, 
2010. 
Figura 12. Representação esquemática do gene LINE-1. Mostra as regiões não 
transcritas, 5´UTR e 3´UTR, os dois quadros aberto de leitura (ORF1 e ORF2), a 
atividade de endonuclease (EN), a transcriptase reversa (RT), e as setas indicam 
sequências repetidas presente em muitos, mas não em todos os sites de inserção. Os 
comprimentos das diferentes regiões não estão em escala. Fonte: Imagem adaptada 
de Schulz, Steinhoff e Florl, 2006. 
Figura 13. Representação esquemática do estado de metilação do LINE-1. Em A está 
representado uma célula somática normal, na qual o L1 está metilado, portanto inibido. 
Em B representa-se uma célula neoplásica, na qual o L1 está Hipometilado, logo o 
“ciclo de vida” do retrotransposons está ativo, o que causa instabilidade no genoma, 
gerando a célula neoplásica. Neste último é representado também a 
retrotransposição, em um esquema simplificado da esquerda para a direita, a 
xiv 
 
 
transcrição, montagem de ORF1p e ORF2p com L1 RNA, e inserção de um novo L1 
sequência. Fonte: Imagem adaptada de Rodić e Burns, 2013. 
Figura 14. Representação esquemática da guanina normal, a esquerda, sendo 
transformada em 8-oxoguanina, a direita, devido estresse oxidativo. Fonte: Imagem 
adaptada de Lanier e Williams, 2017. 
Figura 15. Representação esquemática dos três domínios do exposoma e seus 
respectivos exemplos. Fonte: Imagem adaptada de Wild, 2012. 
Figura 16. Representação esquemática das etapas do método COBRA, dependendo 
se a sequência é metilada ou não. Fonte: Imagem de autoria própria a partir de 
imagens obtidas na internet. 
Figura 17. Representação esquemática do local de corte da enzima no DNA metilado. 
As letras azuis representam a sequência nucleotídica reconhecida pela Hinf I, e as 
setas laranjas representam o local exato do corte realizado pela mesma. Fonte: 
Imagem criada a partir do sítio de corte da enzima fornecido pelo site da SibEnzyme 
(http://sibenzyme.com/info85.php). 
Figura 18. Gel de agarose 2,5%. A linha A corresponde ao DNA não metilado ou 
mutado, possui 413 pb. As linhas contidas no colchete B correspondem ao DNA 
metilado, possuem 285, 247, 166 e 128 pb, respectivamente de cima para baixo. 
Figura 19. Distribuição da metilação global do grupo controle (caixa da esquerda) e 
grupo experimental (caixa à direita). Em A está representado valores referentes ao 
grupo controle, e em B está representado valores referentes ao grupo experimental. * 
Indica significância estatística a nível p < 0,05. 
Figura 20. Correlação inversa entre a taxa de metilação do LINE-1 e o nível de 8-oxo-
7-dihidroguanosina (ng/mL) dosada na urina. * Indica p<0,05, logo significância 
estatística. 
Figura 21. Distribuição da metilação global do genoma segundo os hábitos não (caixa 
da esquerda) e sim (caixa da direita) para prática de exercício físico do grupo 
experimental. 
Figura 22. Distribuição da metilação global do genoma segundo o tipo de água 
consumida pelo grupo experimental. 
 
 
 
 
xiv 
 
 
LISTA DE APÊNDICES 
 
APÊNDICE A - Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (TCLE). 
APÊNDICE B – Questionário aplicado aos participantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
1.1. VISÃO GERAL SOBRE RADIAÇÃO E RADIOBIOLOGIA 
 A radiação é a energia que é propagada na forma de ondas eletromagnéticas 
ou partículas (Figura 1). Há dois tipos de radiação, não-ionizante e ionizante, a 
primeira consiste em ondas de maior comprimento e menor frequência, tem como 
exemplos a luz visível, micro-ondas, sinais de transmissão para televisão e rádio; já a 
radiação ionizante apresenta alta frequência e menor comprimento de onda, porexemplo a ultravioleta, raios-x, raios gama e raios cósmicos. Um adendo importante é 
que quanto maior a frequência da onda, maior é a energia transmitida, o que fornece 
a radiação ionizante a capacidade de ionizar, ou seja, de ejetar (retirar) elétrons da 
camada de valência de átomos-alvos quando interage com a matéria, transformando-
os em íons (ASSOCIATION, 2016). 
 
 
 
 
Figura 1. Representação esquemática do espectro eletromagnético. Fonte: adaptada do Instituto de 
Física, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Física e Ufrgs). 
 
 Como é mostrado na Figura 1, percebe-se que os seres humanos estão 
constantemente expostos à radiação e em todos os lugares, ou seja, é uma exposição 
ubíqua. Esta se dá na forma de fontes naturais, como radiação cósmica e ultravioleta 
(solar); de forma antrópica, como aparelhos eletrônicos, aplicações médicas de 
diagnóstico (raio-x, tomografia computadorizada, entre outros); e atividades 
industriais, como mineração. Dentre todas as fontes de exposição à radiação 
ionizante, para população a principal é proveniente do meio ambiente (cerca de 52%), 
 
 
 
16 
 
em segundo lugar vem a exposição devido procedimentos médicos, estes 
aumentaram muito nas últimas décadas, hoje ocupa cerca de 48% da exposição anual 
na população norte-americana (Figura 2) (AGENCY, 2016; MEASUREMENTS ). 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Fontes de exposição à radiação ionizante, conforme suas contribuições para uma dose anual 
e suas respectivas proporções. Há alteração dos valores no decorrer da passagem do tempo – 1987 e 
2009, respectivamente, nos painéis A e B. Fonte: adaptada de NCRP (MEASUREMENTS). 
 
A 
B 
NCRP Report no. 93, 1987 
NCRP Report no. 160, 2009 
 
 
 
17 
 
 Um átomo é composto por prótons, neutros e elétrons, no núcleo atômico estão 
localizados os dois primeiros, enquanto o último se encontra na eletrosfera. O átomo 
é considerado estável quando possui o mesmo número de prótons e nêutrons e/ou é 
a forma do elemento mais abundante na natureza e não libera energia. Já um átomo 
instável possui um excesso de energia (partículas ou cargas) devido ao 
desbalanceamento em seu núcleo e precisa emitir radiação para liberar esse excesso 
(BUSHONG, 2010). A radiação de fundo consiste na radiação ionizante (IR) natural, 
a qual é transmitida por elementos químicos existentes no solo, água ou ar, estes 
possuem um núcleo atômico pesado e instável. Urânio, polônio e outros, são 
exemplos de elementos que liberam energia para alcançar a estabilidade, por isso 
recebem o nome de elementos radioativos ou radionuclídeos, e a atividade de emitir 
radiação é chamada de radioatividade (NUCLEAR, 2005). Um material que emite 
radiação é chamado de material radioativo, já o que recebe a radiação é chamado de 
material irradiado, logo, os elementos são radioativos e os humanos são irradiados. 
 Os elementos são determinados e distribuídos na tabela periódica de acordo 
com o número de prótons no seu núcleo, assim sempre que um elemento emite 
radiação ele varia o seu número de prótons, portanto transforma-se em outro elemento 
de propriedades distintas. Esse fenômeno é conhecido como decaimento radioativo e 
acontece em uma frequência característica de cada elemento. Há uma cadeia de 
decaimento, composta pelos subprodutos gerados em decaimentos sucessivos, para 
acompanhar a duração de cada um desses, criou-se uma medida padrão chamada 
de tempo de meia-vida que se caracteriza pelo tempo necessário para a atividade 
radioativa de um radionuclídeo ser reduzida à metade da atividade inicial. A série 
radioativa acompanha todo esse processo de decaimento e vai do átomo pai (o mais 
instável) até o átomo filho (estável). A atividade de um material radioativo pode ser 
representada pela razão entre o número médio de transformações nucleares 
espontâneas e o intervalo de tempo decorrido, é medida pela unidade Becquerel (Bq), 
o tempo é medido em segundos (NUCLEAR, 2005; TAUHATA et al., 2014). 
 Em relação aos tipos de IR que os radionuclídeos emitem, podem destacar-se 
as partículas alfa (α), beta (β) e os raios gama (γ). A partícula alfa é considerada um 
núcleo de hélio, pois é composta por dois prótons e dois nêutrons, sem elétrons, sendo 
assim carregada positivamente (+2). A radiação beta ocorre de duas formas: quando 
o núcleo com excesso de nêutrons e falta de prótons transforma um nêutron em um 
 
 
 
18 
 
próton mais um elétron, o qual é emitido na denominada emissão β-, assim mantendo 
o número de massa e aumentando o número de prótons; ou quando o núcleo com 
excesso de prótons e falta de nêutrons transforma um próton em nêutron, emitindo 
um pósitron, resultando na emissão β+, assim mantendo o número de massa e 
diminuindo o número de prótons. Já os raios gama são ondas eletromagnéticas 
liberadas pelo núcleo ainda excitado, mesmo após o decaimento alfa ou beta, 
buscando atingir o estado fundamental ( L’ANNUNZIATA, 2016). Comparando os três 
tipos de IR, a alfa é a de maior energia (poder de ionização) e menor poder de 
penetração na matéria, sendo barrada por uma folha de papel; a beta possui uma 
menor energia e um poder de penetração intermediário, sendo barrada pelo corpo 
humano; e os raios gama possuem uma menor energia e o maior poder de 
penetração, não sendo barrada nem mesmo por um bloco de chumbo (Figura 3). 
 
 
Figura 3. Imagem esquemática para representar o poder de penetração das radiações ionizantes. 
Fonte: Adaptado de World Nuclear Association (2017) <http://www.world-
nuclear.org/getmedia/280bdda7-182d-49d1-9e96-
67f5dc66e2e5/pocket_guide_radiation.pdf.aspx>. 
 
Devido a diversidade da natureza do material e de modos de interação, a 
energia transferida das partículas ionizantes nem sempre é totalmente absorvida pela 
matéria-alvo. Dessa forma, pode ser estabelecida uma razão entre a energia 
absorvida, isto é, a energia depositada pela radiação em um determinado ponto do 
alvo, e a massa do volume do material atingido. Essa relação é definida como Dose 
Absorvida, a unidade de medida é J/Kg ou Gray (Gy). Quando fala-se da interação da 
IR com amostras biológicas vivas, utiliza-se a grandeza Dose Equivalente (ou 
http://www.world-nuclear.org/getmedia/280bdda7-182d-49d1-9e96-67f5dc66e2e5/pocket_guide_radiation.pdf.aspx
http://www.world-nuclear.org/getmedia/280bdda7-182d-49d1-9e96-67f5dc66e2e5/pocket_guide_radiation.pdf.aspx
http://www.world-nuclear.org/getmedia/280bdda7-182d-49d1-9e96-67f5dc66e2e5/pocket_guide_radiation.pdf.aspx
 
 
 
19 
 
Equivalente de Dose), esta é dada pela dose absorvida multiplicada por um fator de 
qualidade Q, ele constitui o valor adimensional simplificado que representa os 
diferentes tipos de radiação na indução do mesmo efeito biológico, a unidade de 
medida também é J/Kg, mas é denominada como Sievert (Sv) (TAUHATA et al., 2014). 
 A fração de energia absorvida pelas células do corpo tem a capacidade de 
interagir com seus átomos e moléculas causando alterações. No momento em que a 
radiação é absorvida pelo corpo ela tem a maior probabilidade de se chocar com a 
água ou com o DNA, sendo estes dois choques responsáveis pelos tipos de efeitos 
que a radiação tem no organismo. Ao interagir com a água a radiação causará o 
chamado efeito indireto, no qual essa interação resultará na radilólise da água, isto 
gera espécies químicas reativas (radicais livres), que irão oxidar proteínas, lipídios e 
ácidos nucleicos (causando danos no DNA). Já ao interagir diretamente com o DNA a 
radiação provoca o chamado efeito direto, causando diversas alterações diretamente 
nele, como a quebra das pontes e da dupla fita (ROBERTSON et al., 2013) (Figura 4). 
Ambos os efeitos culminam em alterações bioquímicas, as quais induzem sinalizações 
moleculares a fim de corrigir esses danos, caso o reparo não seja obtido os danos 
resultam em alterações fisiológicas permanentes (mutação, por exemplo) e podem até 
levarà morte celular ( AZZAM et al., 2012). 
 
 
Figura 4. Efeitos celulares da radiação ionizante. Representação esquemática tanto o efeito direto, 
quanto do efeito indireto. Fonte: adaptada de AZZAM et al, 2012. 
 
 
 
 
20 
 
 Devido a essa ação danosa nos tecidos vivos, muitos estudos in vitro, in vivo e 
epidemiológicos fornecem fortes evidências de associação entre a exposição à IR e o 
aumento do risco de desenvolver algum tipo de câncer (HAMZA, 2008; LENG et al., 
2013), mais recentemente tem sido associada também ao desenvolvimento de 
algumas doenças degenerativas e cardiovasculares (LITTLE et al., 2010; BAKER et 
al., 2011). O risco à saúde humana e de outros seres vivos quando expostos a 
radiação ionizante ficou muito mais evidente nos acidentes radioativos, como as 
bombas atômicas lançadas na Segunda Guerra Mundial, a explosão do quarto reator 
nuclear em Chernobyl, Ucrânia, e o acidente com cloreto de césio em Goiânia, Brasil. 
Porém esses acidentes foram casos específicos que ocorreram e pode ser 
considerado como eventos pouco comum de exposição. Dentre as fontes de radiação 
que somos expostos cotidianamente destaca-se o gás radônio, como mostrado 
anteriormente na Figura 2. 
 O radônio-222 (será denominado apenas de Rn no decorrer deste trabalho), é 
um gás incolor, inodoro e insípido, é um dos isótopos formados na cadeia de 
decaimento do urânio (Figura 5). Ele possui um tempo de meia-vida curto, de 3,8 dias 
(National Center for Biotechnology Information, 2019) seus produtos radiativos emitem 
níveis significantes de partículas alfa e um baixo nível de partículas beta e raios gama, 
o que leva a danos que podem ser perigosos para saúde humana (ROBERTSON et 
al., 2013). 
É possível encontrar traços de Rn em muitas rochas, solos e no ar. Ao ser 
inalado ele continua seu decaimento no interior dos pulmões, e vai liberando radiação 
até se transformar no elemento final estável, o chumbo-210 (Figura 5). A 
radioatividade deste processo pode causar mutações no tecido pulmonar, sendo isto 
responsável por aumentar o risco de carcinogênese neste órgão (OMS, 2009). Por 
isso, o radônio e seus subprodutos que também liberam partículas alfa e beta foram 
categorizados no Grupo 1, que corresponde aos agentes carcinogênicos para 
humanos (IARC, 2018), pela Agência Internacional de Pesquisas em Câncer (IARC). 
 
 
 
 
21 
 
 
Figura 5. Representação esquemática da cadeia de decaimento do urânio. Em cada hexágono 
encontra-se escrito, de baixo para cima, o tempo de meia-vida, o símbolo do elemento e a sua massa 
atômica. Em cima de cada seta está simbolizado o tipo de partícula (alfa ou beta) emitida. Fonte: 
adaptada de World Nuclear Association (2019) <http://www.world-nuclear.org/information-
library/safety-and-security/radiation-and-health/naturally-occurring-radioactive-materials-norm.aspx>. 
 
 Tendo em vista o risco para a saúde humana, a exposição natural ao radônio é 
um fato de preocupação mundial, levando muitos países a adotarem medidas de 
controle e redução da exposição a este gás, além de informar a população sobre esta 
problemática (AGENCY, 2016). Nestes projetos vários países construíram mapas dos 
níveis de radiação de sua região, como observado os mapa dos Estados Unidos 
(AGENCY, 2016), Canadá (CORP., 2011), Inglaterra e outros países europeus 
(ENGLAND e UKRADON ; GRUBER et al., 2013). Esses feitos governamentais 
facilitam gerenciar o risco à saúde das populações. 
 Nos países em desenvolvimento a preocupação de minimizar os riscos da 
radiação de fundo começou somente no início dos anos 2000. No Brasil ainda não há 
regulamentos ou leis que delimitam, controlam ou remediam a exposição ao Rn. 
Porém, esforços tem sido feitos para iniciar atividades de caracterização e 
gerenciamento de risco, como a realização de medições de radioatividade natural em 
diversas regiões (ALMEIDA, 2004; BONOTTO, 2014) para futuramente se criar o 
mapa dos níveis de Rn no Brasil (SILVA et al., 2014). 
 Devido à relevância do assunto radiação e saúde humana, muitos estudos 
foram feitos em relação a essa temática. Samet (2011) traz em sua revisão o resultado 
http://www.world-nuclear.org/information-library/safety-and-security/radiation-and-health/naturally-occurring-radioactive-materials-norm.aspx
http://www.world-nuclear.org/information-library/safety-and-security/radiation-and-health/naturally-occurring-radioactive-materials-norm.aspx
 
 
 
22 
 
de um estudo de 2005 realizado na América do Norte, o qual contempla 7 estudos 
com 3.662 casos de câncer e 4.966 controles, este mostra que há um aumento no 
risco de câncer de pulmão de 11% por 100 Bq/m3; um estudo semelhante realizado 
na Europa com 7.148 casos e 14.208 controles mostrou algo parecido, um aumento 
de 8% por 100 Bq/m3. Dessa forma a evidencia do radônio e o risco de câncer de 
pulmão é substancial e coerente, e a radiação interna das residências é fortemente 
considerada carcinogênica. Baseado nesses e em muitos outros estudos observa-se 
que exposição à radiação, especificamente o gás radônio apresenta um grande 
impacto a saúde pública, sendo essa uma das justificativas para a importância deste 
trabalho. 
 
1.2. CASO ESPECÍFICO DE RADIOATIVIDADE NATURAL NO NORDESTE DO 
BRASIL 
 No interior do estado do Rio Grande do Norte (RN), Brasil, há o município de 
Lajes Pintadas (Figura 6), ela é uma região de interesse para investigações científicas 
multidisciplinares que envolve tanto Geologia como vários campos da Biologia, pois 
possui uma problemática particular. 
Lajes Pintadas foi reconhecida oficialmente como município no dia 31 de 
Dezembro de 1958; localiza-se na mesorregião Agreste Potiguar a 136 Km de Natal, 
capital do RN, 13 Km a Noroeste de Santa Cruz, a maior cidade dos arredores, e 
apresenta limites com as cidades de São Tomé, Santa Cruz e Campo Redondo 
(Figura 6); possui uma área de aproximadamente 130 Km2 e uma população de 4.612 
habitantes, segundo o último censo do IBGE em 2010 (ESTATÍSTICA, 2017). A 
densidade demográfica é de 35,4 habitantes por Km2, situada a 340 metros de altitude, 
nas coordenadas de latitude 6° 9' 2'' Sul e longitude: 36° 6' 22'' Oeste. 
A história conta que o riacho de Lajes Pintadas foi denominado assim por causa 
da existência de uma pedra com desenhos rupestres, eram figuras humanas e 
inscrições gráficas não definidas feitas com tinta permanente e de cor vermelha 
(BIBLIOTECA, 2019). A cidade em questão se desenvolveu em uma região antiga 
geologicamente conhecida como microrregião da Borborema Potiguar (Figura 6), é 
formada por rochas da era Pré-Cambriana como o granito, migmatitos, pegmatitas, 
file:///E:/Biomedicina%20-%20UFRN/TCC/Projeto%20-%20Genética/Introdução.docx%23_ENREF_19
 
 
 
23 
 
entre outras, um problema é que essas formações rochosas possuem em sua 
constituição traços de urânio e o tório (ANGELIM et al., 2006). 
 
Figura 6. Mapa da localização geográfica de Lajes Pintadas. Em (A) está representado o mapa do 
Brasil, com destaque em preto no estado do Rio Grande do Norte, o qual aparece ampliado em (B), 
com a microrregião da Borborema Potiguar em cor cinza; o município de Lajes Pintadas destaca-se 
dos demais pela coloração preta; as cidades vizinhas são, São Tomé (ST), Santa Cruz (SC) e Campo 
Redondo (CR); a capital do estado, Natal, encontra-se marcada com um quadrado vermelho. Fonte: 
Imagem feita com mapas disponíveis na internet. 
 
O clima de Lajes Pintadas é muito quente e semi-árido, com estações 
chuvosas, temperaturas médias anuais máxima de 33,0°C e mínima de 21,0°C; 
umidade relativa média anual de 71%; a vegetação é caatinga hipoxerófila, apresenta 
arbustos e árvores com espinhos e de aspecto menos agressivo do que a caatinga 
hiperxerófila, destacam-se as espécies de catingueira, angico, braúna, juazeiro, 
marmeleiro, mandacaru e aroeira (PAIVA, 2019). 
 A depender de fatores climáticos e da atividade humana, os elementosradioativos e os seus produtos derivados do decaimento podem se acumular e 
contaminar o ar, solo e águas superficiais e subterrâneas, dessa forma afetando a 
qualidade e utilidade destes para diversas atividades socioeconômicas. 
Baseado nesta problemática da região ela foi alvo de alguns estudos 
relacionados ao assunto. Campos et al. (2013) verificou que as concentrações de 
radônio no ar dentro das residências (radônio interior) da cidade extrapolam o limite 
estabelecido pela Organização Mundial de Saúde (OMS) de 100 Bq/m3. Como 
também foi mostrado que o nível máximo de radônio nas águas preconizado pela 
Agência Ambiental Americana é de 11 Bq/L, e o valor encontrado no açude de Lajes 
Pintadas foi entre 48 e 76 Bq/L com uma média de 61 Bq/L, um valor de alfa total entre 
file:///E:/Biomedicina%20-%20UFRN/TCC/Projeto%20-%20Genética/Introdução.docx%23_ENREF_5
 
 
 
24 
 
0,2 e 0,99 Bq/L com uma média de 0,71, e um beta total entre 0,15 e 0,28 Bq/L e 
média de 0,18. Ainda, o trabalho realizado por Dantas et al. (2013) comprovou a 
toxicidade na água da cidade em questão, por radônio e outros metais pesados, foi 
observado também que no município existem afloramentos rochosos com a presença 
de urânio que libera radônio e chumbo para o ambiente. 
Tudo leva a crer que esta é a causa da maior incidência de câncer na cidade, 
segundo o Instituto Nacional do Câncer (INCA), de 1997 a 2017, a taxa bruta de 
mortalidade causa por câncer por 100.000 homens e mulheres por ano, em Natal/RN 
variou de 70,25 a 120,01, sendo o valor máximo correspondente ao último ano 
analisado; já na cidade de Lajes Pintadas/RN, no mesmo período de tempo, a taxa 
bruta variou de 0,00 a 188,84, valor máximo atingindo em 2011, em 2017 a taxa foi de 
104,25 (Figura 7). Os tipos de câncer que causam maior taxa de mortalidade no 
município de Lajes Pintadas são orofaringe, no trato gastrointestinal e pulmão. A 
mortalidade por câncer de pulmão variou ao longo dos 20 anos analisados, possuindo 
momentos em alta e momentos ausentes (Figura 8) (INCA, 2017). Baseado nessa 
problemática e nessas evidências, o objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos da 
radiação natural no epigenoma dos moradores do município de Lajes Pintadas, estado 
do RN. 
 
 
 
 
25 
 
 
Figura 7. Tabela representando as taxas de mortes por todos os tipos de neoplasias. Em A está 
representado as taxas de mortalidade por todas as neoplasias, brutas e ajustadas pelas populações 
mundial e brasileira de 2010, por 100.000 homens e mulheres, Lajes Pintadas - RN, entre 1997 e 
2017.Em B está representado as taxas de mortalidade por todas as neoplasias, brutas e ajustadas 
pelas populações mundial e brasileira de 2010, por 100.000 homens e mulheres, Natal - RN, entre 1997 
e 2017. Fontes: MS/SVS/DASIS/CGIAE/Sistema de Informação sobre Mortalidade – SIM MP/Fundação 
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE MS/INCA/Conprev/Divisão de Vigilância. 
 
 
Figura 8. Taxas de mortalidade por câncer de brônquios e pulmão, brutas e ajustadas pelas populações 
mundial e brasileira de 2010, por 100.000 homens e mulheres em Lajes Pintadas - RN, entre 1997 e 
2017. Fontes: MS/SVS/DASIS/CGIAE/Sistema de Informação sobre Mortalidade – SIM MP/Fundação 
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE MS/INCA/Conprev/Divisão de Vigilância. 
 
 
 
 
 
26 
 
1.3. EXPLANÇÃO SOBRE EPIGENÉTICA E DESTAQUE PARA METILAÇÃO 
Epigenética significa “em adição à informação genética codificada no DNA”, ou 
seja, refere-se às alterações que ocorrem na expressão gênica sem ocorrer nenhuma 
alteração no código genético em si (WERNER; KELLY; ISSA, 2017). Ela se consolida 
por modificações químicas reversíveis e herdáveis na cromatina (COSTA; PACHECO, 
2013). O código epigenético controla mecanismos do genoma de quando e onde os 
genes devem ser expressos. 
Para entender melhor a epigenética e sua relevância é importante relembrar 
alguns conceitos mais antigos. Como o fato de que além das sequências nucleotídicas 
de DNA a organização da cromatina é fundamental para os padrões de expressão 
gênica (Figura 9), assim regiões menos compactadas, chamadas eucromatina, são 
mais acessíveis a fatores de transcrição e assim são expressos; já as regiões mais 
compactadas, heterocromatina, não são acessíveis a transcrição e os genes dessa 
região são silenciados enquanto não há um remodelamento que permita o acesso do 
maquinário de transcrição, assim apesar de estarem presentes no DNA, não estarão 
formando proteínas e por isso não possuirão efeito fenotípico. É justamente a 
epigenética que regula essa compactação da cromatina, dessa forma, a expressão 
dos genes, pois ela possui mecanismos para a organização estrutural da cromatina 
tornando-a mais acessível ou não aos fatores de transcrição (CANN; DELLAIRE, 
2011). 
 
 
 
 
 
27 
 
Figura 9. Representação esquemática da compactação da cromática. Abaixo da linha pontilhada 
encontrasse a organização de eucromatina, DNA menos compactado; já a cima encontrasse a 
organização de heterocromatina, DNA mais compactado. Fonte: Adaptada de Gore; Baylin; Herman 
(2016). 
 
Apesar de não serem alterações na sequência de DNA, as alterações 
epigenéticas podem ser mantidas nas divisões celulares por todo o tempo de vida da 
célula e até mesmo por várias gerações. Essa é uma ideia relativamente recente e 
inovadora, pois acreditava-se que somente informações contidas no código genético 
em si eram herdadas, porém hoje sabe-se que informações extras, guardadas na 
organização da cromatina, que influenciam diretamente na expressão ou 
silenciamento dos genes também são transmitidas por gerações, relacionando-se 
ainda com predisposições às doenças e hábitos de vida (MANJREKAR, 2017). De 
acordo com os hábitos de vida e o ambiente social em que o indivíduo está inserido, 
podem ocorrer algumas alterações químicas no DNA e nas proteínas que o envolvem, 
afetando as funções de alguns genes, ou seja, alterações epigenéticas que podem 
ser transmitidas para os descendentes. Dessa forma, alterações epigenéticas podem 
ser desencadeadas no genoma de um indivíduo em qualquer momento de sua vida, 
levando ou não ao desenvolvimento de determinadas patologias (COSTA; PACHECO, 
2013). 
Acreditava-se que em um embrião, o epigenoma era completamente apagado 
e reconstruído do zero em um processo chamado de reprogramação, do qual o 
embrião sairia com uma lousa em branco (blank slate) e sem nenhuma marca 
epigenética prévia. No entanto descobriu-se que isso não é totalmente verdade, 
alguns traços epigenéticos se mantém em alguns genes (em 1% deles, nos 
mamíferos) e passam de geração em geração, processo chamado de herança 
epigenética. Este é um fato não convencional e vai contra a ideia de que herança só 
acontece através de informações contidas no código do DNA, e mostra que 
experiências adquiridas ao longo da vida dos pais, em forma de marca epigenética, 
podem passar para gerações futuras (GAPP; BOHACEK, 2017). 
A epigenética possui muitas aplicações médicas, está relacionada a doenças 
genéticas congênitas, a predisposições a determinadas condições ou doenças, 
marcas epigenéticas, dentre outras situações (SOUBRY, 2017). Em um estudo feito 
analisando 200 anos de recursos alimentares em uma pequena cidade na Suécia, foi 
observado uma conexão entre a disponibilidade alimentar (muita ou pouca comida) 
 
 
 
28 
 
em uma geração e a incidência de diabetes e doenças cardíacas em gerações futuras 
(KAATI et al., 2007). Em 1940 iniciou-se um debate sobre epigenética devido a 
epidemia de obesidade nas crianças dos Estados Unidos, os péssimos hábitos 
alimentares dos estadunidenses devido aos fast foods é indiscutível, porém estudos 
apontam que talvez o problema não seja só nutricional, mas também epigenético, 
acredita-se que os hábitos alimentares das gestantes no primeiro trimestre gestacional 
impacta fortemente no metabolismodo filho, devido à ligação de alguns compostos a 
determinados genes que impedem sua expressão. 
Muitos estudos mostram que compostos como tabaco e alimentos possuem a 
capacidade de impedir a expressão de genes através de modificações epigenéticas. 
Outros exemplos de herança epigenética incluem permutação, imprinting genômico 
(KALISH; JIANG; BARTOLOMEI, 2014), inativação do cromossomo X (śYLICZ et al., 
2019), reprogramação (KELLY; ISSA, 2017), progresso de carcinogênese (KANWAL; 
GUPTA; GUPTA, 2014), efeitos teratogênicos (TUNG; WINN, 2010), regulação das 
modificações de histona e heterocromatina, limitações técnicas afetando 
partenogênese e clonagem, dentre outros. 
Outro ponto importante relacionado a epigenética é a evolução. É importante 
pensar que o genoma muda lentamente através de mutações aleatórias e seleção 
natural, dessa forma leva muito tempo para um traço genético se tornar comum em 
uma população. Por outro lado, o epigenoma pode mudar rapidamente em resposta a 
sinais do ambiente, além disso, variações epigenéticas podem ocorrer em muitos 
indivíduos de uma vez. Através da herança epigenética, algumas experiências dos 
pais podem passar para gerações futuras, e mesmo assim o epigenoma continua 
flexível às condições ambientais e continua a mudar. A herança epigenética permite 
que o organismo continuamente ajuste a expressão gênica para se adaptar ao 
ambiente (QUINTANA-MURCI, 2016). 
A epigenética é essencial na função das células do organismo, como todas 
contêm os mesmos genes, ela serve como meio de controle das funções de cada 
gene, de acordo com cada uma delas. No fim da década de 50, o biologista do 
desenvolvimento, Conrad Waddington, propôs a epigenética para se referir aos 
“eventos que conduzem ao desdobramento do programa genético para o 
desenvolvimento”, assim entende-se que as mudanças epigenéticas desempenham 
um importante papel no processo de diferenciação celular, permitindo que as células 
 
 
 
29 
 
mantenham características estáveis diferentes apesar de conterem o mesmo material 
genômico (ANELLI, 2019). Como todas as células do corpo originaram-se de uma 
única célula, o zigoto, todas possuem o mesmo material genético, porém elas se 
diferenciam em tecidos totalmente diferentes com as mais diversas funções, e isso só 
é possível devido à epigenética, a qual permite que genes expressos (ativos) em 
algumas linhagens celulares estejam inativos (não-expressos) em outras (PALDI, 
2017). 
Sabe-se que a expressão gênica segue a ordem de transcrição (DNA gera 
RNA) e tradução (RNA gera proteína), mas cada célula expressa um número restritos 
de genes, justamente devido o controle epigenético. Por exemplo, um neurônio não 
expressa hemoglobina nem mioglobina, porém expressa dopamina; já uma célula 
muscular não expressa hemoglobina nem dopamina, mas expressa mioglobina; e uma 
hemácia não expressa mioglobina nem dopamina, mas expressa hemoglobina; as três 
linhagens celulares possuem os três genes, no entanto dois deles estão silenciados 
epigeneticamente em cada uma delas, o que as torna especificas para cada uma de 
suas funções. De forma geral, a regulação epigenética está envolvida na expressão 
gênica tecido-específica e no silenciamento de elementos transponíveis, inibindo a 
replicação e transposição dos mesmos e, desse modo, prevenindo a inserção de 
agentes mutagênicos em outras partes do genoma (HOWELL et al., 2009). 
Pensando agora de maneira mais ampla é possível trazer o conceito de 
epigenoma. Se genoma é o conjunto de genes de um organismo, epigenoma é o 
conjunto de modificações químicas no genoma e na cromatina. Gêmeos univitelinos 
são formados do mesmo zigoto e possuem o mesmo material genético, porém 
acumulam diferenças ao longo da vida, pois o ambiente influencia no fenótipo a partir 
de alterações epigenéticas, fazendo com que o padrão destas sejam diferentes entre 
os irmãos monozigóticos (ZAMPIERI et al.,2015). É importante ressaltar também que 
alterações no epigenoma podem afetar as alterações no genoma e vice-versa, por 
exemplo, a compactação da cromática evita a quebra de trechos do DNA, já a 
desmetilação pode facilitar essa quebra; outro exemplo é que mutações em genes da 
produção de enzimas metiladoras afetam os padrões epigenéticos. 
Como mencionado anteriormente as marcas epigenéticas são pontuais e 
marcam ou desmarcam o começo ou fim de genes. Muitas são as modificações 
químicas que ocorrem no DNA e/ou na cromatina que caracterizam a epigenética 
 
 
 
30 
 
(Figura 10), essas modificações alteram a interação entre o DNA e as histonas, assim 
alterando o grau de enovelamento da cromatina e a atividade gênica (MOSS; 
WALLRATH, 2007), dentre essas mudanças as principais são a metilação do DNA, 
caracteriza-se pela metilação feita pelas metiltransferases nas ilhas CpG, as quais 
antecedem, geralmente, regiões promotoras de genes. Esse mecanismo epigenético 
causa o silenciamento da expressão gênica se houver uma hipermetilação, ou um 
aumento da expressão caso ocorra uma hipometilação (ELHAMAMSY, 2017). 
As modificações pós-tradução de histonas, estas são as proteínas ligadas ao 
DNA deixando-o mais ou menos compactados, podem sofrer metilações, 
ubiquitinação, fosforilação, sumolação e acetilação (CASTILLO; LÓPEZ-RODAS; 
FRANCO, 2017), a primeira alteração depende do resíduo de aminoácido onde ocorre 
a metilação (por exemplo, a metilação no resíduo 9 da histona causa desativação do 
gene, já a metilação do resíduo 4 da mesma histona causa a ativação da expressão 
gênica) (CRANE-ROBINSON, 2016), a última alteração relaciona-se com a ativação 
de genes devido à mudança de carga entre as histonas e o DNA (se ocorre a 
acetilação a cromatina fica descompactada e ocorre a expressão, já se ocorre a 
desacetilação a cromatina fica compacta e ocorre o silenciamento) (KHANGURA et 
al., 2017). 
A remodelação da cromatina, utiliza a energia da hidrolise do ATP para mover 
o nucleossomo (um octâmero de histonas envolvidos por 146 pares de bases, de 
forma que a fita de DNA dá quase duas voltas no octâmero), o que altera a 
compactação da cromatina, deixando mais ou menos denso/empacotado ou 
espalhado/desempacotado nos locais de início de transcrição. 
E ainda os RNAs não-codantes, há vários tipos de RNAs, pequenos, médios e 
longos, que não codificam proteína (RNA mensageiro), nem são RNAs ribossômicos, 
nem transportadores, eles servem muitas vezes para controlar a expressão de alguns 
genes, exemplos deles são micro RNAs (miRNAs) que silenciam genes pós-
transcrição se ligando a RNAs mensageiros e impedindo sua tradução, Piwi-RNAs 
(piRNAs) que controla elementos transponíveis e direciona metilação de DNA dos 
mesmos, e Long non-coding RNAs (lncRNAs) que agem diretamente como 
maquinaria epigenética (SZULWACH et al., 2010; JOBE; MCQUATE; ZHAO, 2012). 
 
 
 
 
31 
 
 
Figura 10. Esquema de alguns dos principais mecanismos epigenéticos. Estão representados a 
metilação do DNA, como forma de modificação epigenética no DNA. E como ação da epigenética na 
modificação da cromatina estão representados, acetilação, metilação, fosforilação e ubiquitinação das 
histonas; remodelação da cromatina, na reorganização dos nucleossomos; micro-RNA, Piwi-RNA e 
Long non-coding RNAs (lncRNAs), como RNAs não codantes modulando a expressão gênica. Fonte: 
Imagem própria feita baseada em diversos esquemas encontrados em sites e artigos. 
 
Todos os mecanismos epigenéticos mencionados nos parágrafos anteriores 
são importantes no epigenoma e sua função, porém agora será dada uma explanação 
maior sobre a metilação do DNA especificamente, pois é uma das modificações 
químicas que ocorre mais frequentemente em eucariotos como plantas, fungos, 
vertebrados e invertebrados (KILGORE, 2007; ZILBERMAN, 2007), além disso é o 
foco de estudo do presente trabalho. 
A metilação foi o primeiro mecanismo epigenético proposto em 1975,consistindo na adição de um radical metil (CH3) no carbono 5 da base nitrogenada 
citosina (Figura 11), a qual é seguida por uma guanina. Isso ocorre em uma região 
especifica, as chamadas ilhas CpG, as quais correspondem a regiões genômicas com 
mais de 500 pares de bases de comprimento e com um grande número de 
dinucleotídeos CG, sendo que cerca de 55% dessas ilhas estão localizadas nas 
regiões promotoras de aproximadamente 40% dos genes dos mamíferos (COSTA; 
PACHECO, 2013). 
 
 
 
 
32 
 
 
Figura 11. Representação esquemática da conversão da citosina para 5-metilcitosina. Fonte: Imagem 
adaptada de Kabesch, Michel e Tost, 2010. 
 
A citosina metilada passa a ser chamada de 5-metil-citosina. A adição do grupo 
metil é feita pelas enzimas DNA-metil-transferases (DNMTs), sendo que há três tipos 
delas: DNMT3A e DNMT3B que fazem nova metilação, e DNMT1 que faz a 
manutenção de metilações já existentes (FAN et al., 2009). A DNMT1 reconhece as 
regiões onde os dinucleotídeos CpG estão metilados na fita molde, e promove a 
metilação do carbono 5 da citosina na fita filha, recém-formada, garantindo assim a 
conservação do estado de metilação após a replicação, o que pode por exemplo, 
assegurar a manutenção das características de uma célula diferenciada (LU et al., 
2019). Já o processo da desmetilação poder ser ativo ou passivo. O primeiro envolve 
um grupo de enzimas especificas, as desmetilases, e parece ser necessário para 
ativar genes específicos ou apagar a marca epigenética durante o desenvolvimento 
ou em respostas a perturbações ambientais. O segundo não envolve desmetilases e 
ocorre quando a manutenção pelas metiltransferases é inativa durante o ciclo celular 
(OLIVEIRA et al., 2010). 
A modificação de citosina para 5-metilcitosina faz com que fatores de 
transcrição como AP-2, cMYC/MYN, CREB, E2F e NFкB não reconheçam e não se 
liguem aos sítios de iniciação da transcrição, porém esses sítios de ligação podem ser 
ocupados por outras proteínas como MeCP-2, MBD1, MBD2, MBD3 e MBD4, que se 
 
 
 
33 
 
ligam às citosinas metiladas e estimulam a condensação da cromatina, inativando o 
gene (COSTA; PACHECO, 2013). É dessa forma que a metilação do DNA leva ao 
recrutamento de histonas que causam a compactação da cromatina, o que impede 
que a enzima RNA-polimerase se ligue à molécula, impedindo a formação do RNA 
mensageiro e consequentemente de sua proteína, impedindo assim a expressão 
gênica (silenciamento gênico). Logo, esta é a principal função da metilação, mas ela 
desempenha também papeis de imprinting genômico e um desequilíbrio da mesma 
está relacionado com desenvolvimento de neoplasias (PAN et al., 2017). Em 
contrapartida, o nível de metilação dos dinucleotídeos CpG fora da ilha chega a cerca 
de 70%, grande parte destes existem em regiões genômicas de elementos 
transponíveis inseridos no genoma humano, e a metilação destes ocorre justamente 
para impedir a iniciação da transcrição e a transposição desses elementos (ZHENG 
et al., 2017). 
As ilhas CpG em mamíferos se formaram ao longo do tempo evolutivo devido 
ao funcionamento das enzimas de reparo. Isso porque as citosinas metiladas tendem 
a ser excluídas do genoma, pois quando sofrem uma desaminação não geram um 
componente estranho na molécula de DNA, elas geram uma timina que é 
indistinguível como mutação e na replicação servirá de molde para parear com uma 
adenina, o que substitui o antigo par C-G por um par T-A, assim o erro não é detectado 
e a mutação é transmitida na replicação. Esse problema não ocorre nas citosinas não 
metiladas, pois ao serem desaminadas elas viram uma uracila, a qual não é comum 
no DNA por isso é reconhecida e o erro é reparado, impedindo a perpetuação da 
mutação. Dessa forma estima-se que ao longo do curso evolutivo três de cada quatro 
CpGs foram perdidas, resultando em uma deficiência desta sequência nos 
vertebrados. As citosinas e guaninas remanescentes estão em ilhas CpG, as quais 
são geralmente relacionadas a promotores de genes (YANG et al., 2016). 
Recentemente estão sendo realizados esforços para criar o “metiloma”, que 
seria um banco de dados para o reconhecimento e aferimento de regiões contendo 
característicos pontos de metilação do DNA e seus possíveis efeitos nos organismos. 
Em humanos, o metiloma é essencial para os avanços nas pesquisas na área de 
metilação e sua relação com o envelhecimento e desenvolvimento de doenças. 
Diversas são as implicações da metilação para os organismos, como sua relação com 
o envelhecimento, recentemente as regiões CpGs metiladas do genoma humano 
 
 
 
34 
 
estão sendo utilizadas como biomarcador para o mesmo, são usadas para criar 
relógios epigenéticos, os quais estimam com alta precisão a idade de certas células e 
tecidos, possui alto poder de previsibilidade do envelhecimento, longevidade e 
possíveis causas de morte, porém ainda não se sabe se os níveis de metilação são 
causa ou consequência do envelhecimento (GRAVINA; VIJG, 2009). 
 Outra correlação feita é entre a desregulação dos níveis de metilação do DNA 
e a presença de tumores e cânceres, devido a alterações nos níveis de metilação de 
ilhas CpGs de promotores, reparo do DNA e microRNAs. Esses dados apontam que 
a relação entre metilação e câncer seria causada pela instabilidade no funcionamento 
dos mecanismos de silenciamento genético, o que levaria à desregulação de genes 
envolvidos no controle de fatores relacionados ao desenvolvimento de câncer. É 
observado que alterações nos padrões de metilação do DNA podem aparecer em 
organismos com idade avançada e nos estágios iniciais da carcinogênese 
(HARRISON; PARLE-MCDERMOTT, 2011). 
 Além do ambiente em que o indivíduo está inserido, o próprio microambiente 
celular pode afetar os padrões epigenéticos. Fato que pode contribuir para o 
surgimento de neoplasias e tumores, muitos são os genes associados com a 
supressão de tumores, regulação da divisão celular e outros processos vitais. A 
primeira evidência da participação da epigenética no desenvolvimento de neoplasias, 
originou-se da descoberta da hipometilação global do genoma e da hipermetilação de 
ilhas CpG normalmente não-metiladas, as quais abrigam promotores de genes 
responsáveis pelo controle do ciclo celular, reparo do DNA e apoptose, em câncer 
colorretal (FAN et al., 2009). Desde então, a epigenética tem prometido muito para 
estudos com câncer, pois são vistas aberrações epigenéticas de metilação de DNA 
(hipermetilação ou hipometilação), de modificações de histonas e variações, de 
arquitetura nuclear e de RNAs não codantes. Isso causa implicações clínicas para 
controle das aberrações, procurando-se por diagnóstico usando biomarcadores de 
alterações epigenéticas, prognósticos com alterações específicas e terapia com 
inibidores de modificação epigenética. 
Pensando na metilação envolvida com o desenvolvimento de cânceres, sabe-
se que a hipermetilação de um gene supressor tumoral, logo seu silenciamento 
(inativação), pode levar ao surgimento de algum tipo de câncer, fazendo com que os 
fenótipos cancerígenos tenham menor resistência dos mecanismos de defesa 
 
 
 
35 
 
celulares e sistema imunológico. Assim como a hipometilação, logo expressão 
(ativação) de um oncogene ou de um transposon também pode levar a formação do 
tumor (PORTELA; ESTELLER, 2010; JONES, 2012; HEYN; ESTELLER, 2012; 
JOHNSON et al., 2015; DAURA-OLLER et al., 2009). Ou seja, a ativação de um gene 
que deveria estar suprimido ou a inativação de um que deveria estar expresso pode 
levar a muitas desordens no organismo, inclusive o câncer, por isso analisar a 
metilação do genoma de indivíduos é de grande importância para avaliar a influência 
ambiental no surgimento de alguns tipos de canceres. 
Além disso, as marcas epigenéticas também podem indicar como será a 
resposta de pacientes a determinados quimioterápicos. Pesquisas mostraram que a 
hipoe a hipermetilação do DNA estão diretamente relacionadas com o câncer por 
meio de quatro mecanismos: desmetilação global do DNA; hipermetilação de genes 
supressores tumorais; transição de 5-metilcitosina para timina em células tumorais; e 
indução da instabilidade cromossômica (GRYZIÑSKA et al. 2013). Como exemplo de 
câncer relacionado a aberrações no padrão de metilação genômico, é possível citar 
Russo et al. (2005): o grupo estudou a relação de câncer de pulmão com o padrão de 
metilação, selecionaram prováveis lesões pré-neoplásicas (células epiteliais 
brônquicas expostas à fumaça) e neoplásicas (tumores primários de pulmão) com 
amostras de sangue correspondentes para avaliar o status de metilação de seis genes 
específicos selecionados, ECAD, p16, DAPK, MGMT, GSTP1 e SMAD8, foi usada a 
análise MSP, o resultado do trabalho mostrou que dos 6 genes estudados 4 (DAP, 
ECAD, p16 e MGMT) apresentam metilação aberrante, do tipo hipermetilação, com 
valor de p significante. 
Como foi mostrado, a alimentação, a exposição à poluição e à radiação, o uso 
de drogas, o estresse, o comportamento, a prática de exercícios, dentre outros fatores 
ambientais, durante os períodos pré e pós-natal também podem servir para alterar 
algumas funções dos genes, deixando "marcas epigenéticas" que elevam o risco de 
desenvolvimento de doenças, e poderão ser herdadas pelas gerações futuras daquele 
indivíduo (JIRTLE; SKINNER, 2007). No caso do presente trabalho a exposição 
ambiental estudada é a radiação natural pelo gás radônio em Lajes Pintadas/RN, 
assim tendo em vista a importância da epigenética, especificamente da metilação, no 
processo de carcinogênese frente a esse tipo de exposição, essa foi o foco de análise 
escolhido. 
 
 
 
36 
 
 
1.4. FOCO NO ELEMENTO NUCLEAR LONGO INTERCALADO – 1 (LINE-1) 
 
Devido estudos realizados no genoma humano, sabe-se que apenas 2% dele 
são codantes, ou seja, após a tradução resultarão na formação de proteínas, 
diferentemente dos outros 98% restantes. Por muito tempo estes últimos foram 
chamados de “DNA Lixo”, porém esse é um termo inadequado, pois apesar de não 
produzirem proteínas esses genes têm suas respectivas funções e interferem de 
forma direta na célula e na expressão de outros genes (LING et al., 2015). Desses 
98%, 27% são íntrons e regiões não traduzidas (UTRs), 25% correspondem a regiões 
de elementos regulatórios e genes de RNAs não codantes, e 45-46% são as 
sequências repetitivas. 
Dessa forma, fica claro que no genoma são abundantes as sequências 
repetitivas intercaladas (IRSs), e as quatro principais são: Elementos Nucleares 
Longos Intercalados (LINEs), Elementos Nucleares Intercalados Curtos (SINEs), 
Retrovírus Endógeno Humano E (HERV-E) e Retrovírus Endógeno Humano K (HERV-
K). Existem dois grandes grupos, baseados em sua localização: os transposons (2,8% 
do genoma), os quais são elementos saltadores e são recortados e colados em outro 
local, e os retrotransposons (42,2% do genoma), que sofrem transcrição e depois 
retrotranscrição. LINE-1 e Alu (um tipo de SINE) são classificadas como 
retrotransposons sem repetições terminais longas (LTR) (SUKAPAN et al., 2014), 
destes são três os principais tipos que permanecem inequivocamente ativos: LINE-1 
(L1), Alu e SVA. O primeiro é autônomo e capaz de se auto programar através de 
RNAs intermediários, ele que mobiliza os outros dois que não são autônomos (XIAO-
JIE et al., 2015). 
Dessa forma, analisando o nível de metilação desses elementos é possível 
obter um panorama geral do nível de metilação do genoma do indivíduo estudado, é 
por esta razão que no presente trabalho foi feita análise do nível de metilação do LINE-
1, especificamente. Evidências na literatura sugerem que a hipometilação do L1 pode 
estar associada com o risco de desenvolvimento de vários cânceres, mais 
especificamente, esse achado no sangue periférico pode ser um biomarcador para 
câncer de colo retal e de pulmão. Vale lembrar que normalmente tanto o LINE-1 como 
 
 
 
37 
 
os demais transposons estão altamente metilados, justamente para garantir sua 
inativação (POULIN et al., 2018). 
Focando especificamente no LINE-1, é importante defini-los como sendo 
elementos transponíveis no DNA, retrotransposons. Ele pertence ao grupo de 
elementos nucleares longos intercalados (LINEs), o que caracteriza sequências 
nucleotídicas repetitivas intercaladas por genes, há 500.000 copias de L1, elas 
compreendem aproximadamente 17% do genoma humano. Devido estarem 
fortemente presentes no genoma e possuírem a capacidade de “se moverem” dentro 
dele, “copiando e colando”, o que poderia acarretar em graves danos na sequência 
de genes importantes do DNA, dependendo de onde esses retransposons sejam 
inseridos, por exemplo dentro de genes ou sequências regulatórias, a maioria deles 
estão inativados por mecanismos epigenéticos, principalmente a metilação. Cerca de 
50 a 120 L1 são ativos no genoma humano, estes são fontes de mutagêneses 
endógenas que causam variação genômica individual e pode participar na patogênese 
de muitas doenças genéticas, inclusive o câncer (KAER; SPEEK, 2013). 
Estruturalmente, um elemento típico de LINE-1 possui aproximadamente 6.000 
pares de bases (pb) de comprimento, é composto por uma região 5´UTR, dois quadros 
abertos de leitura (ORF) não sobrepostos, locais de destino, e a região 3´UTR com a 
calda poli A (Figura 12). A região UTR corresponde a uma região não traduzida que 
contém dois promotores, um senso e outro anti-senso, em humanos ela possui 900 
pb, é a região onde a RNA polimerase II se liga e inicia a transcrição do L1. O primeiro 
ORF (ORF1) codifica uma proteína de 500 aminoácidos, aproximadamente 40 kDa, 
esta não é semelhante a nenhuma de função conhecida, as proteínas se juntam 
formando trímeros que abrigam um motivo de reconhecimento de RNA, as quais 
seriam usadas para retrotransposição. O segundo ORF (ORF2) codifica uma proteína 
de 150 kDa, a qual possui endonuclease e atividade de transcriptase reversa. Após a 
transcrição, o RNA mensageiro L1 é transportado para o citoplasma, onde é suprimido 
ou degradado por RNAs não codantes, caso esse controle não ocorra o mRNA é 
traduzido em ORF1p e ORF2p, proteínas indispensáveis para a mobilização de L1, as 
partículas da ribonucleoproteína LINE-1 retorna ao núcleo e o RNA LINE-1 é usado 
como molde para gerar uma fita de DNA (retrotranscrição), o qual é integrado no 
genoma. Essa ação deste elemento no DNA induz mutagênese e contribui para 
evolução e diversidade do genoma humano (WAGSTAFF et al., 2018). 
 
 
 
38 
 
 
 
Figura 12. Representação esquemática do gene LINE-1. Mostra as regiões não transcritas, 5´UTR e 
3´UTR, os dois quadros aberto de leitura (ORF1 e ORF2), a atividade de endonuclease (EN), a 
transcriptase reversa (RT), e as setas indicam sequências repetidas presente em muitos, mas não em 
todos os sites de inserção. Os comprimentos das diferentes regiões não estão em escala. Fonte: 
Imagem adaptada de Schulz, Steinhoff e Florl, 2006. 
 
Com a avanço computacional da biologia molecular nos últimos 15 anos, tem 
ficado mais fácil identificar e caracterizar elementos LINE-1, assim como definir suas 
marcas e locais de inserção e posicionamento no genoma. Foi detectado, 
primeiramente, que há muitas subfamílias de L1 baseado em sequências variantes 
não traduzidas; em segundo, elementos L1 são dimórficos, estão diferentemente 
presentes em genomas individuais ou estão presentes em um indivíduo, mas ausente 
da referência do genoma humano; em terceiro, calcula-se que o genoma humano 
médio contém 80-100 retrotransposons ativos, e um pequeno número de altamente 
ativos (XING et al., 2009). 
Todo esse estudo serve para reforçar a ideia de que L1 contribui muito para a 
variação genética interindividual, por exemplo, um estudo feito para identificar 
elementos LINE-1 completos nos genomas de seis indivíduosde origem geográfica 
diversa, foi encontrado que mais da metade dos LINE-1 recém identificados estavam 
altamente ativos, os chamados “pontos quentes” (hot points), quando analisados em 
um ensaio de cultura celular, pela genotipagem foi possível revelar um subconjunto 
de L1 que provavelmente é restrito a africanos e outros estão ausentes no Painel da 
Diversidade do Genoma Humano, o que sugere que estão presentes em uma 
frequência alélica muito baixa (ROSENBERG, 2006). Mais estudos feitos nessa área 
mostraram que cada indivíduo continha entre três a nove L1 em pontos quentes em 
seu genoma e 55% desses elementos testados estavam quentes para 
retrotransposição. Uma associação importante é que a maioria desses elementos 
ativos foram descobertos recentemente, o que embasa a teoria de que 
retrotransposons antigos estão mais bem inativados e por isso conseguiram ser 
 
 
 
39 
 
mantidos durante a evolução, já os novos ainda estão ativos, pois não sofreram a 
seleção ainda. Dessa forma, os L1 recentes são os mais ameaçadores para a 
estabilidade genômica, estima-se que os novos tipos de L1 encontrados são um 
milhão de anos mais novos do que os relatados anteriormente (BECK et al., 2010). 
O LINE-1 pode formar complexos com uma série de proteínas, incluindo duas 
codificadas por eles mesmo, ORF-1 e ORF-2, esse complexo entra no núcleo e insere 
a nova cópia do L1 no genoma. Esse processo não é bem compreendido ainda, e para 
elucida-lo melhor foi estudado em cultura de células, foi visto então que o LINE-1 volta 
ao núcleo no momento de divisão celular quando a membrana nuclear se desfaz, e 
fica lá retido até a membrana se refazer, no momento da duplicação o LINE-1 começa 
a retrotranscrição, nesse processo apenas o RNA LINE-1 e a ORF-2 estão no núcleo. 
Essa descoberta mostra que o ciclo celular dita onde os complexos L1 se reúnem e 
quando LINE-1 está ativo. Recentemente tem sido desenvolvido anticorpos 
específicos para reconhecerem e localizaram a ORF1, a ORF2 e o RNA LINE-1, o 
menos desenvolvido até o momento é o anti-ORF2, devido sua expressão bem mais 
baixa que os demais tornam o desenvolvimento do anticorpo mais difícil. A célula 
possui alguns mecanismos próprios para tentar restringir a retrotransposição, pode 
ser metabolismo de RNA, resposta a danos no DNA e autofagia (MITA et al., 2018). 
Estudos mostram que a maioria dos DNA transposons foram extintos ao longo 
da evolução nos últimos 37 milhões de anos em primatas, porém em humanos não 
houve essa extinção, e na verdade alguns descendentes de famílias de transposons 
possuem sua função no organismo, como a recombinação ativa de genes RAG1 e 
RAG2 para a formação recombinante de V(D)J na formação dos diversos tipos e com 
diferentes especificidades dos anticorpos produzidos pelo sistema imune, e estudos 
vem buscando novas funções e utilidades de transposons (EBERT et al., 2013; 
RODGERS, 2017). No entanto, inúmeras são as implicações negativas dessas 
transposições, aproximadamente 65 mutações causadoras de doenças humanas 
foram atribuídas a retrotransposição do LINE-1, isso pode ocorrer devido inserção no 
meio de exons ou introns, atrapalhando a expressão gênica ou causando erro no 
splicing alternativo, gerando assim uma expressão alélica hipomórfica ou nula. Ainda 
endonucleases podem causar quebra da dupla fita de DNA levando a instabilidade 
genômica. Um outro dano relacionado a retrotransposição é o desenvolvimento de 
tumores, o primeiro evento de L1 identificado em célula somática foi em uma célula 
 
 
 
40 
 
de câncer colorretal, em outro estudo 6 de 20 células de câncer de pulmão analisadas 
possuíam atividade de LINE-1 que eram ausentes em células normais (ISKOW et al., 
2010). 
O L1 também desempenha certo papel na regulação epigenética, eles podem 
ser silenciados epigeneticamente durante ou imediatamente após sua integração, mas 
além disso, foi observado também que é possível que esse elemento seja um 
auxiliador na propagação de formação de heterocromatina, isso devido detecção de 
grande quantidade de L1 na inativação do cromossomo X extra, sua densidade é 
correlacionada com a propagação da heterocromatina em translocações 
X/autossômica, e que algumas poucas regiões que escapam da inativação do X são 
pobres em L1 (BECK et al., 2011). 
A epigenética, mais especificamente a metilação do DNA, é uma importante 
forma de controle dos transposons e retrotransposons, mais de 90% de todas as CpGs 
metiladas são as das sequências ricas em elementos repetitivos, incluindo LINE-1 e 
Alu. Essa metilação causa silenciamento na expressão desses elementos em células 
somáticas, da mesma forma que a falta de metilação permite a retrotransposição. A 
hipometilação de L1 é comum em câncer e doenças relacionadas a idade, devido ao 
acúmulo de mutações e epimutações (ERICHSEN et al., 2018). Com base em estudos 
realizados, foi detectado que tumores contendo novos eventos de retrotransposição 
L1 exibiram padrões de hipometilação (Figura 13), demonstrando uma forte relação 
entre as mudanças epigenéticas e o aumento da retrotransposição de LINE-1 em 
tumores (BECK et al., 2011). Outro estudo mostrou que mais de 90% de carcinomas 
uroteliais, até em estágios mais recentes, estão ligados ao aumento de transcrição do 
LINE-1, o fato está associado com aberrações cromossômicas (KREIMER et al., 
2013). 
 
 
 
41 
 
 
Figura 13. Representação esquemática do estado de metilação do LINE-1. Em A está representado 
uma célula somática normal, na qual o L1 está metilado, portanto inibido. Em B representa-se uma 
célula neoplásica, na qual o L1 está Hipometilado, logo o “ciclo de vida” do retrotransposons está ativo, 
o que causa instabilidade no genoma, gerando a célula neoplásica. Neste último é representado 
também a retrotransposição, em um esquema simplificado (da esquerda para a direita) transcrição, 
montagem de ORF1p e ORF2p com L1 RNA, e inserção de um novo L1 sequência. Fonte: Imagem 
adaptada de Rodić e Burns, 2013. 
 
Evidências de modelos experimentais de tumores demonstram que a 
retrotransposição do L1 realmente contribui para a instabilidade genômica in vivo e 
que a hipometilação pode promover instabilidade cromossômica e desenvolvimento 
de tumores (BELANCIO; ROY-ENGEL; DEININGER, 2010). Com o avanço da idade, 
ocorre um aumento na hipometilação no genoma do indivíduo, isso causa uma 
redução do silenciamento de LINE-1 e aumenta a instabilidade genômica, e 
paralelamente, a instabilidade do genoma tem sido apontada como causa do 
envelhecimento e é uma marca registrada do câncer. 
Observando a literatura é possível encontrar muitos casos de cânceres 
causados por LINE-1 e sua atividade, alguns exemplos serão trazidos em seguida. 
Como um que analisou o padrão de metilação do DNA de sequências LINE-1 e alguns 
genes específicos na inflamação crônica periodontal e câncer de boca, este ocupa a 
sexta posição de maior causa de óbitos no mundo e a associação entre inflamação e 
câncer vem sendo estudada há muito tempo. Os resultados do padrão de metilação 
foram obtidos pelas análises COBRA e evidenciaram um desequilíbrio no estado de 
metilação global do DNA nos tecidos inflamados, assim como nos tumorais, no 
 
 
 
42 
 
entanto, as regiões CpG analisadas não pareceram estar diretamente ligadas com o 
nível de expressão gênica (PORTINHO, 2015). 
LINE-1 é ativo em células germinativas e durante a embriogênese, porém 
precisa estar suprimido nas células somáticas. O que ocorre durante a tumorigênese 
é a reativação do L1 devido à hipometilação, evento que participa do processo inicial 
e da progressão do câncer. Muitos estudos foram realizados observando a posição 
de inserção do L1 em diversos tipos de cânceres, como no gene c-myc em amostra 
de câncer de mama (LUO et al., 2019), e no alelo APC mutado e risco de câncer 
(LESHNO et al., 2015). 
A atividade de LINE-1 difere entre e dentro