>Vida a partir de vida
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Foi a notícia mais comentada da semana, e é com certeza, uma das aquisições mais impressionantes da história e dos esforços da biologia e da ciência. Suas implicações são enormes, na biologia, na ética, religião e para a sociedade como um todo. Mas o que Craig Venter e sua equipe (lógico que ele não o fez sozinho) fizeram? vida no laboratório? Bem, não exatamente.
Não, por que eles não criaram vida do zero, eles utilizaram nucleotídios, aquelas bases nitrogenadas, as letrinhas químicas C, T,G e A e o organizaram uma a uma para “imitar” o menor genoma conhecido, o da bactéria Mycoplasma mycoides, deletando algumas partes do genoma, e adicionando “marcas d’ agua” moleculares, para ajudar a distinguir um organismo com genoma sintético de um que não conseguisse “funcionar” como esse genoma. As palavras do grande escritor James Joyce, “To live, to err, to fall, to triumph, to recreate life out of life.” estão inscritas nesse genoma sintético, numa região não codificadora (que nao é traduzida em proteínas), o que ele pensaria a respeito? Suas palavras realmente escritas no “corpo” de um ser vivo! E o que melhor define de forma precisa esse esforço científico foi exatamente o que as palavras de Joyce queriam dizer, criar vida a partir de vida…Então o genoma sintético de Mycoplasma mycoides foi transplantado para uma célula de uma bactéria do mesmo gênero mas de outra espécie, a M. capricolum.
O Vaticano já comentou sua opinião a respeito. Uma parte emitiu o velho bordão, que os cientistas querem ser Deus, e só Ele pode fazer vida, mas oficialmente declaram ser uma pesquisa importante e interessante, com aplicações sérias em medicina e energia.
Penso que esse fato, é de um peso enorme. São elementos químicos somente, assumindo de forma programada funções celulares, do incrível maquinário da vida. Algo que biólogos, químicos e físicos suspeitam a muita tempo. Mas será que nós estamos preparados para isto?
Nos blogs Ciência na mídia e no RNAm poderá encontrar mais informações importantes a respeito.
Artigo original da pesquisa: “Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically SynthesizedGenome”.
Imagem: Daqui.
>Do fundo do oceano para o sushi, e do sushi para o fundo do estômago
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Mas eu gostaria de lhes apresentar uma nova técnica milenar e molecular descoberta recentemente, que os japoneses possuem para comer (na verdade digerir) o sushi: São genes de bactérias, que somente existem no microbioma (nome técnico do nicho bacteriano do estômago) desta população. Estes genes codificam enzimas capazes de quebrar os carboidratos complexos da alga nori, para serem assimilados e utilizados no metabolismo humano. A responsável por isto é a Bacteroides plebeius que desempenha esta valorosa função, mas o detalhe é que estes genes estão ausentes em bactérias terrestres, e somente são encontrados em espécies que vivem no fundo mar!
Bacteroides hypermegas
Acompanhe novamente comigo: os genes da bactéria marinha das algas, que são enroladas para fazer sushi, e compõe a dieta diária no Japão, vão parar dentro do estômago e são “engolfados ” no genoma de bactérias que lá vivem e auxiliam na digestão das mesmas algas que carregaram os genes para estas bactérias… Depois desse conto gastronômico e evolutivo, não deu uma vontade de comer sushi?
Eu sei que vocês preferem assim, seus malandros…Para ler mais detalhes: Not exactly rocket science, Wired
Esta postagem é parte do #PremioBeNeviani e encerra a série especial patrocinada pelos amigos de Wigner sobre o fenômeno da Transferência Horizontal Gênica.
Referência: Hehemann JH, Correc G, Barbeyron T, Helbert W, Czjzek M, & Michel G (2010). Transfer of carbohydrate-active enzymes from marine bacteria to Japanese gut microbiota. Nature, 464 (7290), 908-12 PMID: 20376150
>Navegar é preciso: A rima do elemento Mariner
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Esse elemento transponível é provavelmente o mais difundido entre os seres vivos, sendo encontrado na maioria dos insetos, crustáceos, aracnídeos e até mesmo no genoma humano, onde é possível encontrar o Hsmar1 fusionado a uma proteína, e em torno de ~1000 cópias do Hsmar2 ( Homo sapiens mariner 2), localizado no cromossomo 17. Pesquisas recentes apontam para uma relação com doenças humanas como a Charcot-Marie-Tooth.
Esses elementos também foram encontrados em planárias, nas hydras e em morcegos, o que torna o transposon Mariner um dos melhores navegadores do “oceano genético” que circunda a todos nós.
Referências:
Cordaux, R., S. Udit, M. A. Batzer, and C. Feschotte. 2006. Birth of a chimeric primate gene by capture of the transposase gene from a mobile element. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103:8101-8106
Mikio Yoshiyama, Zhijian Tu, Youichi Kainoh, Hiroshi Honda, Toshio Shono, and Kiyoshi Kimura: Possible Horizontal Transfer of a Transposable Element from Host to Parasitoid Mol Biol Evol 2001 18: 1952-1958
Liehr, Thomas: Localization of mariner DNA Transposons in the Human Genome by PRINS Genome Res. September 1, 1999 9: 839-843; doi:10.1101/gr.9.9.839
>Eu, primata, e meu elemento Alu
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Em 1979 no artigo “A ubiquitous family of repeated DNA sequences in the human genome” foram identificadas diversas seqüências repetitivas de retrotransposons classificados como SINE’s (pequenas sequências de DNA menores que 500 pares de base) que continham um local de reconhecimento para a enzima de restrição Alul, e por isso receberam o nome de elementos Alu. São seqüências genéticas encontradas somente nos primatas e o genoma humano possui um numero grande dessas seqüências, em torno de ~500,000 cópias. Após a “leitura” do genoma humano utilizando técnicas modernas, foi estimado que existam próximo a um milhão de copias do elemento Alu, comprimindo 10 % do genoma total humano.
A origem do Alu reside nos últimos 65 milhões de anos, após a radiação dos mamíferos e posteriormente os primatas, e teve sua origem no grupo dos Supraprimatas. A maioria dos elementos Alu se duplicaram a mais de 40 milhões de anos atrás e durante a ascensão dos primatas é estimado que uma duplicação do elemento tenha ocorrido a cada nascimento de primata. Em contraste a atual taxa de amplificação do elemento é em torno de uma nova inserção a cada 200 nascimentos.
A diversidade criada por uma nova inserção pode ter impacto positivo no genoma, como numa alteração vantajosa na expressão de uma proteína, mas geralmente possui efeitos desvantajosos, sendo indicado uma ligação entre a incidência de câncer de colon em humanos. Devido ao grande número de Alu’s no genoma dos primatas e consequentemente no genoma humano, e por sua existência ser restrita somente a esse grupo, possivelmente esses elementos desempenharam um importante papel na evolução dos primatas.
Referências:
A ubiquitous family of repeated DNA sequences in the human genome. J Mol Biol. 1979 Aug 15;132(3):289–306
Nyström-Lahti M, Kristo P, Nicolaides NC, et al. (November 1995). “Founding mutations and Alu-mediated recombination in hereditary colon cancer”. Nat. Med. 1 (11): 1203–6
Bolzer A, Kreth G, Solovei I, Koehler D, Saracoglu K, et al. (2005) Three-Dimensional Maps of All Chromosomes in Human Male Fibroblast Nuclei and Prometaphase Rosettes. PLoS Biol 3(5)
http://www.nature.com/scitable/topicpage/Functions-and-Utility-of-Alu-Jumping-Genes-561
Batzer, M. A. and P. L. Deininger (2002) Alu repeats and human genomic diversity. Nature Reviews Genetics 3: 370-379
Imagem: Cariótipo de linfócito de uma femêa humana (XX, 46 cromossomos,). Os cromossomos foram hibridizados com uma sonda para sequeências de Alu (verde).
Jill Greenberg: The Manipulator
>O "Elemento P" das Drosophilas
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Sylvia Hagemann e Wilhelm Pinsker sugerem no artigo “Drosophila P Transposons in the Human Genome?” que o genoma humano possui um gene homologo (Phsa) ao elemento P canônico encontrado em drosophila, identificado com o algoritmo de busca BLAST no banco de dados genômico GenBank, e a busca revelou similaridades significativas de sequências de aminoácidos entre o elemento P e uma proteína humana de função desconhecida. Mais um caso de contribuição genética via lateralmente de um parente distante?
Imagem: daqui
Referências:
Blauth, Monica L. et al. Detection of P element transcripts in embryos of Drosophila melanogaster and D. willistoni. An. Acad. Bras. Ciênc., Dec 2009, vol.81, no.4, p.679-689. ISSN 0001-376
Joana C. Silva1 and Margaret G. Kidwell, Horizontal transfer and selection in the evolution of P elements. Mol. Biol. Evol. 17
Sylvia Hagemann and Wilhelm Pinsker Drosophila P Transposons in the Human Genome
>Transponsons saltando da "boca-de-leão"
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Nos tipos de transposição descritos acima, a informação genética é carregada pelo DNA. Sabe-se que a informação genética pode ser transposta através do RNA. Neste modelo o DNA é transcrito a partir do RNA que sofre uma transcrição reversa em cDNA. Para distinguir entre os dois modelos, o modo de transposição mediada pelo RNA é chamado de retroposição. Ambas as transposição e retroposição são encontradas em organismos eucarióticos e procarióticos.
Em contraste com a transposição mediada pelo DNA a retroposição é sempre do tipo duplicativa porque é uma cópia da transcrição reversa do elemento, não o elemento em si, que é transposto.
Uma das primeiras descobertas importantes no campo de elementos transponíveis, logo após a caracterização do sistema Ac/Ds por Barbara McClintock, foi realizada em pesquisas com a planta boca-de-leão (Antirrhinum sp.), por equipe de Edwin Baur entre os anos 60 e 70. A equipe caracterizou dois genes envolvidos na produção de antocianinas, pigmentos azul-avermelhados, o NIVEA (NIV) e PALLIDA (PAL), e descobriram que elementos transponíveis, denominados de Tam se encontravam nesses genes. Foi o primeiro transposon isolado de uma planta e a homologia é notável entre esse elemento, o elemento Ac do milho e o hobo encontrado em Drosophila melanogaster.
Imagens: Wikipedia commons, Prof. Dr. Otto Wilhelm Thomé Flora von Deutschland, Österreich und der Schweiz 1885, Gera, Germany
Referências:
Pray, L. (2008) Transposons, or jumping genes: Not junk DNA? Nature Education 1(1)
>A descoberta dos "genes saltadores"
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Estes trabalhos mudaram a visão estática que se tinha do material genético dos organismos e, no entanto, Barbara só ganhou o Nobel de Medicina ou Fisiologia em 1983, aos 81 anos, 39 anos depois de sua mais importante descoberta.
Referências:
Pray, L. (2008) Transposons, or jumping genes: Not junk DNA? Nature Education 1(1)
