>A salamandra solar
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>O Guia do Mochileiro dos Genomas
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Uma célula de inseto hospedando algumas Wolbachias (os círculos). A dominatrix da Biosfera
Wolbachia está em seus óvulos, matando os seus machos!
É o parasita mais bem sucedido de toda a biosfera, praticamente 70% dos invertebrados possuem Wolbachias em seus corpos, de moscas da fruta, aranhas, escorpiões, crustáceos, borboletas e alguns vermes nematóides, o que nos traz um paradoxo, pois se ela altera tanto a “sexualidade” dos seus hospedeiros, causando um genocídio de machos, por que esta relação simbiótica é tão persistente?
Algumas das manipulações na fecundação entre seus hospedeiros.
Bom, foi descoberto que em algumas espécies de Drosophilas (as moscas da frutas) que estas estão protegidas contra alguns vírus de RNA, na presença destes endossimbiontes, o que torna “incerto” o conceito de parasitismo e mutualismo, não sendo algo eternamente estático, mas sim um conceito que possui uma certa plasticidade.
Não bastasse elas pegarem carona nos ovos e filhotes de outros organismos, existe a evidência dramática, onde em pelo menos uma espécie da mosca hawaiana Drosophila ananassae, possui o genoma inteiro da Wolbachia, praticamente 1 milhão de pares de bases, incrustado em seu cromossomo 2, além de pedaços de outros genes da bactéria nos genomas de vespas, besouros e nematóides através da transferência horizontal gênica. Melhor carona que esta é impossível!
Alguns teóricos especulam que a Wolbachia poderia dar origem a uma nova organela, da mesma forma que a mitocôndria e o cloroplasto surgiram na teia da vida, mas num futuro distante…
A flecha indica o genoma da wolbachia em verde, no cromossomo politênico de Drosophila.
Agora imagine se existisse algum organismo que assume o controle da vida sexual dos seres humanos, e manipulasse a razão macho/fêmea dando ênfase ao nascimento somente de mulheres! Um tema abordado na HQ “Y o último homem”, isso se sobrassem homens para deslumbrar tal mundo… Mas deixaremos estas últimas palavras para os escritores de ficção científica…
Referências:
Zimmer, C. (2001). Wolbachia: A Tale of Sex and Survival Science, 292 (5519), 1093-1095 DOI: 10.1126/science.292.5519.1093
Teixeira, L., Ferreira, �., & Ashburner, M. (2008). The Bacterial Symbiont Wolbachia Induces Resistance to RNA Viral Infections in Drosophila melanogaster PLoS Biology, 6 (12) DOI: 10.1371/journal.pbio.1000002
Hotopp, J., Clark, M., Oliveira, D., Foster, J., Fischer, P., Torres, M., Giebel, J., Kumar, N., Ishmael, N., Wang, S., Ingram, J., Nene, R., Shepard, J., Tomkins, J., Richards, S., Spiro, D., Ghedin, E., Slatko, B., Tettelin, H., & Werren, J. (2007). Widespread Lateral Gene Transfer from Intracellular Bacteria to Multicellular Eukaryotes Science, 317 (5845), 1753-1756 DOI: 10.1126/science.1142490
Imagens: infelizmente perdi as referências de algumas…
>Quando um louco sonha com o maquinário do Universo
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Tenho pensado muito, demais, sobre a loucura, sanidade, a morte, vida, e certos processos que surgiram tardiamente na história biológica, como o sexo e o amor. Um bom livro que me acompanhou foi “Um louco sonha a máquina Universal” sobre as histórias de Kurt Gödel e Alan Turing, dois gênios matemáticos e com vidas destroçadas pela realidade.
“Essas duas pessoas convergem na história e divergem nas crenças…Ambas estão inebriadas de matemática. Mas, apesar de toda a devoção delas, a matemática é indiferente, inalterável por qualquer de seus dramas…Um mais um sempre será dois. Suas vidas dilaceradas são meros episódios à margem de suas descobertas.”
Como tenho passado um tempo generoso sozinho, tenho conversado comigo mesmo, nao só durante ao dias, mas principalemente em sonhos (mas nao é com nós mesmos que falamos dormindo?) e algumas semanas atrás, antes de apresentar meu projeto, relutante de certa forma, e decido a nao trazer a público meus esforços, sonhei um dialógo com um dos professores que iriam compor a mesa, um professor de microbiologia formado numa Universidade importante da França, e ele dizia algo do tipo “Tu tens de provar para mim que tua hipótese está correta” ou utilizava de inversões do ônus da prova, já que ele dizia que ela estava errada e que ele não teria que me apontar os erros, enfim uma bagunça. E chega o dia da apresentação, e ao terminar de expor meus métodos e resultados, o mesmo professor que eu tinha sonhado me diz algo como: “Bom, o que é que vou te perguntar…” com isso levantando um riso alto das pessoas que estavam assistindo a mostra de iniciação científica.
Conheço muita gente que anseia pela loucura, como se fosse uma coisa terrivelmente boa. Não sei, só conheço a minha loucura, que é decorrente de uma doença ancestral ampliada pelo ambiente, e que me agarro enquanto posso, enquanto ela me guia para máquinas cada vez mais complexas, indecifráveis e estranhamente sedutoras.
Então o amor, as conchas de argonautas, as proteínas bacterianas incrustadas nos genomas de vermes e as equações da loucura nos conduzem até o final da vida. que espero que seja breve mas com essas coisas novamente, tudo de novo até gastar e cansar.
Imagem: aqui
Referências: Levin, Janna. “Um louco sonha a máquina universal” São Paulo, Companhia das Letras, 2009.
>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
>A origem do código genético via transferência horizontal?
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No mesmo momento que Neil Armstrong pisou na Lua, possíveis bactérias “pisaram” também: A famosa frase poderia ser pervertida da seguinte forma” É um pequeno passo para o homem , mas um grande salto para a Bactéria”.
No artigo “Collective evolution and the genetic code” da revista PNAS, em 2006, o físico e microbiologista Carl Woese, que ficou conhecido por defender uma nova classificação dos organismos vivos em três domínios, Archaea, Bacteria e Eukarya em 1977, utilizando técnicas da bioquímica, cunhou o termo “Evolução coletiva” para introduzir uma teoria dinâmica sobre a evolução do código genético através de mecanismos não-darwinianos, que poderiam ter ocorrido no alvorecer da vida.
O interessante que Woese e seus colaboradores não apontam um organismo único ancestral e sim uma comunidade hipotética de organismos que trocariam material genético de forma promíscua, posteriormente sendo refinados pela Seleção Darwiniana e dando origem ao código genético universal, e consequentemente ao ultimo ancestral comum a todas as espécies.
Talvez os mecanismos que “impeçam” a troca promíscua de genes não existia (na verdade até hoje é alta a permutação entre as bactérias e arquéias), por isso das poucas evidencias em eucariotos, mas se você esta acompanhando esta série de postagens aqui no seu amigo de Wigner que já esta próxima do fim, sabe que mudanças estão ocorrendo e elas não param por ai…
Nos vemos no próximo capitulo, e não esqueçam de seguirem-me os bons no twitter.
Imagem: Nature
Referências:
http://scienceblogs.com.br/discutindoecologia/2008/10/i-carnaval-cientifico-o-terceiro-dominio-da-vida.php
MARGULIS, Lynn e SAGAN, Dorion (2002). O que é vida?. Ed. Jorge Zahar.
Vetsigian, K. (2006). Collective evolution and the genetic code Proceedings of the National Academy of Sciences, 103 (28), 10696-10701 DOI: 10.1073/pnas.0603780103
>A serpente interior
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Em 1997, Dusan Kordis e Franc Gubensek em pesquisas com o gene Ammodytin L que é expresso nas glândulas de veneno da serpente Vipera ammodytes, encontraram o retrotransposon ( sequências de genes que se autocopiam via transcriptase reversa para RNA e depois para DNA se integrando no genoma do hospedeiro), ART-2 que era especifico de ruminantes, denominado de Bov-B LINE numa das regiões do intron desse gene. E ai que vem a pergunta, como esse retrotransposon foi parar lá? ou será que originalmente o gene pertencia às serpentes? ou todos os vertebrados possuem esse gene?
A resposta veio após a análise filogenética da distribuição desse elemento, realizada na época, que mostrou claramente que além dos Ruminantia, ele estava presente somente na família Viperidae de serpentes, o que podia indicar mais um caso de transferência horizontal , devido a descontinuidade na história desse gene e das distâncias genéticas desses dois grupos, e isso aconteceu em um a escala de tempo aproximadamente recente, em torno de 5 milhões de anos. Mas em artigo de 1998, os mesmos pesquisadores estenderam sua busca em diversos vertebrados, invertebrados e em algumas espécies de plantas, para confirmar se realmente houve o fenômeno da transmissão horizontal, e se somente estes dois grupos de vertebrados possuíam o BOV-B LINE e chegaram ao consenso que o elemento residia no intímo do material genético que compõe a ordem Squamata (= escamados, serpentes, lagartos e anfisbenias) e a amplificação do Bov-B LINE provavelmente ocorreu durante a era Mesozóica ≈140–210 milhões de anos, no ancestral desse grupo, confirmando a possibilidade da transmissão para o ancestral dos Ruminantia há aproximadamente 50 milhões de anos atrás, durante o Eoceno, e mantida na linhagem por transferência vertical.
Referências:
Kordis, D., & Gubensek, F. (1997). Bov-B Long Interspersed Repeated DNA (LINE) Sequences are Present in Vipera Ammodytes Phospholipase A2 Genes and in Genomes of Viperidae Snakes European Journal of Biochemistry, 246 (3), 772-779 DOI: 10.1111/j.1432-1033.1997.00772.x
Kordis, D. (1998). Unusual horizontal transfer of a long interspersed nuclear element between distant vertebrate classes Proceedings of the National Academy of Sciences, 95 (18), 10704-10709 DOI: 10.1073/pnas.95.18.10704
>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)
