Pigmentação da pele em quilombolas e outras populações americanas : aspectos genéticos e evolutivos

Abstract

Resumo: A pigmentação da pele humana é uma característica altamente diversa, complexa e moldada por seleção natural. A determinação desse fenótipo envolve uma interação complexa de diversos genes e variantes genéticas, cujas diferenças refletem as histórias evolutivas distintas das populações. Essa variação, aliada à complexidade das vias envolvidas, torna desafiador o estudo e identificação dos componentes genéticos da cor da pele, especialmente em populações miscigenadas, como as encontradas nas Américas. Apesar das implicações significativas para áreas como medicina, ciências forenses e antropologia, assim como para a compreensão da evolução humana, os estudos sobre as variantes genéticas associadas à pigmentação da pele em populações americanas são escassos. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo investigar variantes genéticas associadas à pigmentação da pele, suas frequências e a relação com o fenótipo em populações americanas. Para atingir esse objetivo, o estudo se dividiu em duas frentes principais. A primeira abrangeu o desenvolvimento de um artigo de revisão utilizando a metodologia da revisão narrativa. Esta análise explorou estudos originais sobre a genética da cor da pele em populações americanas. Durante esse processo, identificamos 26 genes/regiões genômicas e 65 SNPs associados à pigmentação da pele. Notavelmente, essas associações predominaram em estudos de associação genômica ampla (GWAS). Além disso, a revisão evidenciou uma lacuna de pesquisa significativa, com um enfoque pronunciado no Brasil e nos Estados Unidos, enfatizando a carência de diversidade geográfica e a necessidade premente de incorporar grupos populacionais diversos em futuras investigações. A segunda frente envolveu a genotipagem de SNPs associados ao fenótipo em populações americanas, realizada em 166 participantes dos quilombos Feixo e Restinga, localizados no município da Lapa (PR). Para tanto, adotou-se a metodologia de PCR alelo-específica, concentrando-se em nove SNPs candidatos: rs16891982, rs181832, rs2287949 e rs250417 (gene SLC45A2); rs1800404 (gene OCA2); rs2238289 (gene HERC2); rs1426654 e rs2675345 (gene SLC24A5) e rs1042602 (gene TYR). Os dados genotípicos foram analisados quanto à sua associação com o índice de melanina (MI), medido em diferentes regiões do corpo (parte interna dos braços, testa e mãos) por meio de um colorímetro, autodeclaração de cor da pele, fenótipos de resposta ao sol e pigmentação facultativa. Os resultados revelaram variações significativas no MI entre diferentes partes do corpo, com associação entre MI e autodeclaração de cor. O SNP rs1042602, do gene TYR, destacou-se como o único marcador genético, dentre os investigados, associado à pigmentação da pele, autodeclaração, fenótipos de resposta ao sol e pigmentação facultativa. A persistência dessa associação em diferentes aspectos da pigmentação da pele reforça a confiabilidade desses resultados. Este estudo pioneiro em comunidades quilombolas contribui para a compreensão dos fatores genéticos na pigmentação da pele dentro de populações da diáspora africana. Em síntese, o presente trabalho ampliou o entendimento da complexidade da genética da pigmentação da pele nas Américas, apontando para a importância de diversificar as amostras e incorporar diferentes grupos populacionais em futuras investigações. Este trabalho não apenas contribui para o campo científico, mas também ressalta a relevância de considerar a diversidade genética e cultural ao explorar a autodeclaração de cor da pele na determinação da pigmentação da pele, indo além das métricas puramente biológicas e destacando a complexidade desse fenótipo.

Abstract: Human skin pigmentation is a highly diverse, complex trait shaped by natural selection. The biology of this phenotype involves a complex interplay of various genes and genetic variants, whose differences reflect distinct evolutionary histories of populations. This variation, coupled with the complexity of the pathways involved, makes the study and identification of the genetic components of skin color challenging, especially in admixed populations such as those found in the Americas. Despite significant implications for fields like medicine, forensic sciences, anthropology, and the understanding of human evolution, studies on genetic variants associated with skin pigmentation in American populations are scarce. In this context, the present study aimed to investigate genetic variants associated with skin pigmentation, their frequencies, and their association to phenotype in American populations. To achieve this objective, the study was divided into two primary aims. The first involved the development of a review article using the narrative review methodology. This analysis explored original studies on the genetics of skin color in American populations, identifying 26 genes/genomic regions and 65 SNPs associated with skin pigmentation. Remarkably, these associations were predominantly found in genome-wide association studies (GWAS). Additionally, the review highlighted a significant research gap, with a pronounced focus on Brazil and the United States, emphasizing the need for greater geographical diversity and the urgent inclusion of diverse population groups in future investigations. The second front entailed the genotyping of SNPs associated with the phenotype in American populations, conducted on 166 participants from the quilombos Feixo and Restinga located in Lapa (PR). For this purpose, the allelespecific PCR methodology was employed, focusing on nine candidate SNPs: rs16891982, rs181832, rs2287949 and rs250417 (gene SLC45A2); rs1800404 (gene OCA2); rs2238289 (gene HERC2); rs1426654 and rs2675345 (gene SLC24A5) and rs1042602 (gene TYR). Genotypic data were statistically analyzed for their association with the Melanin Index (MI), measured in different body regions (inner arms, forehead, and hands) using a colorimeter, alongside skin color self-declaration, sun response phenotypes, and facultative pigmentation. The results revealed significant variations in MI among different body parts, with an association between MI and self-declared skin color. The SNP rs1042602, a missense variant of the tyrosinase (TYR) gene, stood out as the only genetic marker among those investigated that was associated with skin pigmentation, self-declaration, sun response phenotypes, and facultative pigmentation. The persistence of this association across different metrics reinforces the reliability of these results. This groundbreaking study in quilombos contributes to understanding genetic factors in skin pigmentation within populations of the African diaspora. In summary, the present work expanded the understanding of the complexity of skin pigmentation genetics in the Americas, highlighting the importance of diversifying sampling and incorporating different population groups in future investigations. This study not only contributes to the scientific field but also underscores the relevance of considering genetic and cultural diversity when exploring the skin color self-declaration in the determination of skin pigmentation, going beyond purely biological metrics and emphasizing the complexity of this phenotype.