Jamboré Brasil!

Jamboré

Quem diria. A um ano atrás estávamos nós fazendo vaquinha virtual pra levar o Brasil para a competição internacional de máquinas geneticamente modificadas e hoje, ainda na luta, podemos compartilhar o fardo herdado da Unicamp de representar a ciência tupiniquim no iGEM. Que lindo isso.

Mais lindo ainda é que as equipes de Manaus, Belo Horizonte e São Paulo são amiguinhas! Numa das competições mais bizarras do mundo (o iGEM) o conceito de competição também é “distorcido”: ganha mais quem colabora mais – o “distorcido” deveria ser exatamente o contrário na ciência mundial hoje em dia, mas deixa pra lá! E é por isso que nós vamos nos reunir no primeiro encontro nacional de equipes do iGEM: para trocar experiências, fazer networking, se conhecer melhor e conversar bastante sobre coisas nerds, como Biologia Sintética, é claro. Afinal, a gente faz o que a gente ama, não é mesmo!?

Enfim! Nós das equipes do Brasil, que estamos aqui na raça, na gana, na teimosia pra fazer um Brasil e, “de tabela”, um mundo melhor, abrimos esse encontro de jovens interdisciplinares e amantes de biotecnologia para todo mundo! Sim, aqui na USP, em São Paulo! É o “Jamboré”! Porque Jamboree é “nas gringa” [fora do país], aqui é Jamboré!

Local e Data

Tudo vai acontecer neste sábado, dia 17 de Agosto, no Instituto de Química, no famigerado “Queijinho” (ou, Complexo Ana Rosa Kucinski, como foi rebatizado recentemente), sala A2. Veja o mapa aqui:

Visualizar Jamboré! em um mapa maior

Cronograma

As atividades vão ser de manhã e a tarde. Atividades infinitas!

Horário Atividade
10H – 10:30H Abertura: “Biologia Sintética, iGEM e Brasil”
10:30 – 12:00 Apresentação dos projetos brasileiros no iGEM 2013
12H – 14H Almoço
14H – 15:30H Play-teste de Jogo de Cartas sobre Biologia Sintética
15:30H – 15:50H Coffee-Break
15:50H – 17H Mesa Redonda sobre a formação das equipes do iGEM no Brasil

 

Pessoas de todas as áreas são bem vindas. Aqui interdisciplinariedade (e discussões estranhas) são nossa especialidade. Não esperamos que você saiba nada de Biologia Molecular ou modelagem matemática, para qualquer dúvida nós vamos estar ali para ajudar. Ou a piorar. Depende do ponto de vista.

O evento é aberto a todos fora e dentro da comunidade USP. Então se quiser um programa nerd de qualidade esse final de semana, venha para a Cidade Universitária!

iGEM 2012 Latin America: Aquilo que realmente importa

fúria de maca

La fúria de Macarena en Bogotá!

Esse é o quarto e último post da minha prolixa descrição de como foi a fase da América Latina do iGEM de 2012. Quatro posts são até pequenos para realmente explicar tudo o que aprendemos e o que é realmente importante nisso tudo, mas espero que esses posts possam servir como referência para futuros times do iGEM na organização de suas equipes para competições futuras – pelo menos eu espero que hajam mais times brasileiros nos iGEMs futuros! Haha!

Os “finalmentes” da Competição

Festa

A organização colombiana foi realmente muito boa. Além do fato da Universidade dos Andes ter uma das melhores infra-estruturas que já vi em uma universidade, a organização do iGEM latino criou um grupo de voluntários sensacional que possibilitou muitas coisas legais durante o Jamboree. Uma dessas coisas foi uma festa logo após a apresentação dos pôsteres em um dos lugares mais malucos que já vimos: o bar/baladinha/restaurante/”campo recreativo”/churrascaria “Andres carne de res“, que fica em Chia, uma cidade perto de Bogotá.

Mauro A. Fuentes çlvarez

Um exemplo da “maluquice” do Andres carne de res

Esse lugar é completamente maluco porque parece uma pintura viva de Salvador Dalí: cheia de coisas nonsense que ao mesmo tempo pareciam ter um sentido maluco obscuro. As mesas, ao invés de números, têm nomes. Os garçons e garçonetes usavam um avental marrom propositalmente remendado que parecia ter sido emprestado de um açougue. E o mais bizarro (e engraçado) de tudo: a cada meia hora os banheiros masculino e feminino invertiam a restrição de gênero; então se você foi em um banheiro em um momento e quiser ir de novo depois, é preciso checar se ele ainda é masculino/feminino (dependendo do seu sexo, é claro) antes de entrar. Craziness! Eu poderia fazer um post só sobre esse lugar! Mas o que realmente importa aqui é pudemos interagir bem melhor e conhecer mais pessoalmente os outros participantes da América latina do iGEM. A organização acertou em cheio em um lugar para impressionar os estrangeiros.

Cerimônia de Premiação

Depois de termos feito uma típica e incômoda barulheira-no-fundo-do-buzão brasileira na volta da festa (com direito a “fulano-roubou-pão-na-casa-do-joão”), dormimos muito pouco e fomos sonolentos tentar nos orientar no confuso sistema de transporte transmilenio num dia de domingo.

A Universidade dos Andes (assim como provavelmente a maioria das universidades do mundo) estava semi-desértica no domingo. Fiquei preocupado se cairia narcolepticamente em sono pesado durante a premiação, o excelente café colombiano e a animada organização evitaram que isso acontecesse.

Antes de apresentarem os resultados e anunciarem os finalistas, houve uma pequena apresentação de vídeos dos projetos do iGEM e depois algo que me foi particularmente constrangedor: cada time escolhia um hombre e uma mujer para ir ao palco dançar um dos ritmos latinos característico da colômbia (não sei diferenciar qual porque para mim todos são iguais). Adivinha quem o Brasil escolheu… Por motivos de preservação de imagem, vou me limitar apenas uma foto do ocorrido e não o material de chantagem que meus colegas filmaram.

Baila Macarena!

Baila Macarena!

 Ah! Só um detalhe: intencionalmente ou não, eles escolheram um par para dançar justamente de países  com praticamente nada a ver com os ritmos que os outros representantes da América latina compartilhavam: Brasil e Argentina! Samba e Tango! Nada a ver com “os mambos”! E ainda de países rivais no futebol!

  Pois bem. Depois desse preâmbulo vexaminoso, a organização (por algum motivo obscuro) ficou adiando constantemente o anúncio das medalhas, nos dizendo para termos paciência e esperarmos um pouco. Isso só serviu para escancarar a ansiedade nos olhos e nas conversas paralelas do grupo brasileiro. Como eu tinha dito no primeiro post,  eu sinceramente não achava que levaríamos ouro. Acho que alguns do time também não, mas naqueles momentos vivos da cerimônia de premiação a vontade de querer acreditar que era possível se inflava. Eu me controlava para ser racional e me apegar a uma série de pensamentos que havia tecido em momentos de menor tensão. Resolvi me entregar ao esporte de twittar os acontecimentos antes do twitter do iGEM LA o fazer. Na verdade, eu estava mesmo preocupado como seria a reação das outras pessoas do nosso time ao recebermos os resultados.

Special Prizes

Primeiro foram anunciados os ganhadores dos special prizes. Basicamente, o time colombiano e um mexicano levaram quase todos os special prizes. E o best presentation ficou para o time chileno, como já esperávamos (e que relatei nesse post aqui). Confira os resultado abaixo:

Finalistas

O anúncio dos finalistas veio em um slide só e com todo o sensacionalismo que tem direito: uma animação para cada time sendo mostrado entre as quatro classificações possíveis: ouro, prata, bronze e no medal.

Naqueles segundos entre uma revelação e outra, o meu cérebro fez aquilo que os cérebros adoram fazer com os humanos em momentos decisivos: passar um inconveniente filminho de acontecimentos e sensações que nos levou até ali. Pensei no crowdfunding. Pensei em quando o Mateus teve que deixar o grupo para trabalhar na Braskem. Pensei nas reuniões quase “miadas” que organizei. Pensei em como eu me agarrei tão forte e teimosamente àquele sonho depois que saí do Ciências Moleculares. Pensei nos dias decisivos em que consegui juntar ao barco pessoas importantíssimas para o grupo. Pensei nos problemas de laboratório. Pensei nas discussões. Pensei nas jogadas de cintura para resolver os problemas que encontrávamos. Pensei nos nossos erros. Pensei em tudo o que tivemos que fazer para conseguir dinheiro para a viagem. Pensei que representávamos universidades cheias de renome. Pensei que representávamos o Brasil. Pensei no que significava estar ali não só pra mim, mas para todos os outros malucos que foram comigo até lá. Pensei que éramos brasileiros.

Enfim. Como vocês devem ter percebido a minha ingênua capacidade de ver os fatos analiticamente e sem emoção foi pra cucuia. Ao vermos o resultado da medalha de prata, fui invadido por uma sensação de trabalho cumprido. Não fiquei triste. Por incrível que pareça, todo aquele turbilhão de pensamentos desaguou na preocupação de como o grupo estava recebendo aquela notícia, e naquele momento, eu vi o quão teimosos e incríveis nós fomos. Nós fomos brasileiros.

Resultados do Jamboree LA

Resultados do Jamboree LA

Pós iGEM

Depois de algumas expectativas confirmadas e outras confrontadas, chegamos a um consenso de que tínhamos mandado bem. Como disse no primeiro post, não se mede o progresso até onde se chegou, mas de onde se saiu até onde se foi. O que importa é a derivada!

Depois da cerimônia eu via em muitos rostos aquela característica cara de digestão mental de pensamentos. Essa cara só ganhou outro molde na tradicional foto do Jamboree, onde todos os times posam para uma única foto.

Jamboree Photo

Jamboree Photo

E ainda pudemos tirar fotos com os times que mais conversamos durante a competição: Panamá, Argentina e um do México.

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Nós e o time panamenho.

Nós e os chilenos e argentinos - viva el Mercosul!

Nós e os chilenos e argentinos – viva el Mercosul!

Apesar de o Fernando, o nosso representante da Unesp, ter ido embora no mesmo dia, nosso grupo se dividiu entre aqueles mortos de cansaço e aqueles que estavam chutando o balde. Tive meu momento em ambos os grupos.

Antes de podermos descansar, a organização ainda se deu ao agradável trabalho de organizar uma visita ao Museo del Oro e ao centro histórico de Bogotá.

Visitando a praça Simón Bolivar.

Visitando a praça Simón Bolivar.

Nós, colombianos, mexicanos e a profa. Tie.

Nós, colombianos, mexicanos e a profa. Tie.

Durante isso aproveitamos e conversamos bastante com uma juíza brasileira da competição, Tie Koide. Simpática, ela respondeu a todos os questionamentos sobre o julgamento dos times que povoaram a mente do grupo após a cerimônia de premiação. Algumas (não todas) confirmações de expectativas foram:

  • Sim, a wiki ficou boa – apesar de estar faltando algumas coisas…
  • Sim, os resultados do Plug’nPlay foram convincentes!
  • Sim, aquela pergunta-de-quem-não-entendeu-nada que nos apareceu pós apresentação foi realmente vista como se nós não soubéssemos o que estávamos fazendo.

Já algumas coisas que não corresponderam ao que esperávamos foram:

  • Não, a Human Practices não estava OK. Acho que o que fizemos com o Blog e o Clube de Biologia Sintética foi sensacional nos parâmetros brasileiros, mas se olhando no parâmetro internacional não é grande coisa. Talvez tenhamos sofrido com um pouco de descontextualização: um site sobre Biologia Sintética (o synbiobrasil) em um país que praticamente não tem nada disso causa bem mais impacto do que um site em um país que já faz algo do tipo, como nos EUA por exemplo. Apesar disso eu concordo que deveríamos ter nos preocupado mais com essa parte.
  • A modelagem ficou OK, mas poderia ser melhor. O que eles estão procurando mesmo é algo além de equações diferenciais. Não fomos tão bem como poderíamos por uma certa ingenuidade em não saber ao certo como eles nos iriam avaliar.

No dia seguinte, dia que iríamos embora, aproveitamos e nos encontramos com algumas pessoas da organização com quem fizemos amizade e fomos dar mais uma volta por lugares históricos de Bogotá. Foi ótimo para tirar um pouco o stress.

O que realmente importa

Nos reunimos cerca de uma semana depois na USP para conversarmos sobre o que todos tinham aprendido com aquilo tudo; sobre quem ainda ia continuar na empreitada, o que precisava ser mudado, quais são os novos planos e etc. Uma das coisas que mais me tocou foi saber aquilo que tinha ficado curioso em saber desde o dia da cerimônia de premiação: o que diabos está se passando na cabeça de todos!? Quando perguntei o que significou o iGEM para as pessoas do grupo, algumas pessoas disseram que era essa a única coisa que ainda a motivava a estar na universidade. Em meio a centenas de aulas meramente contemplativas, iniciações científicas desestimulantes (em que o aluno recebe o projeto pronto e não tem liberdade de criar e fazer algo “seu” – dentro dos limites e a temática do lab em questão, é claro) e em um ambiente academicista desetimulador de atividades empreendedoras (pelo menos entre os institutos da maioria das pessoas envolvidas), o iGEM surgiu como a oportunidade dos alunos acharem seu propósito dentro da faculdade, de estimulá-los a estudar, a criar, a fazer! Também achei interessante que algumas pessoas só foram realmente entender o que é o iGEM e todo o seu impacto só quando estavam lá em Bogotá.

O que realmente importa: as pessoas!

O que realmente importa: as pessoas!

Essa reunião foi uma das reuniões mais importantes do Clube de Biologia Sintética. Nela, ficou bem claro pra mim o que realmente importa – aquilo que às vezes se perde em meio ao stress e a prazos apertados. Como o Carlos já havia me dito antes (mas só nesse momento percebi de verdade), a grande ideia do projeto em lab é fazer as pessoas aprenderem e se desenvolverem como cientistas. O que vier além disso é lucro. Contudo o essencial é isso: as pessoas. Não importa a medalha, a wiki, a apresentação, os experimentos e tudo mais se o que fazemos não atinge direta ou indiretamente as pessoas, se não é uma oportunidade de mudar e gerar pessoas com capacidade de mudança.

Esperamos continuar a ser aquilo que fomos (e tentar melhorar um pouquinho mais!): teimosos, questionadores e pró-ativos. Talvez assim consigamos manter acesa a chama da oportunidade de poder fazer algo diferente na academia, algo “com as próprias mãos”, algo em busca de resultados. Não sei se vamos conseguir tudo isso, mas com certeza vamos fazer o que realmente importa: criar a oportunidade para pessoas crescerem e se reinventarem. Isso vale mais do que ouro.

iGEM 2012 Latin America: Nossos Projetos

animação total

Alguns meses a menos de vida para cada um dos dois

Depois de dias no laboratório, noites mal dormidas (vide foto acima), muita teimosia, discussões (construtivas e não construtivas)  e principalmente com um pequeno “salto de fé”, nós conseguimos representar o Brasil na competição internacional de máquinas geneticamente modificadas de 2012 (para saber mais do iGEM, veja esse post e esse outro aqui)!

no bolt

The crew

Antes de falar como foi a experiência, a viagem e tudo mais (próximo post!), vamos falar nesse post sobre o que diabos fomos apresentar lá na Colômbia , como é o julgamento dos projetos e o que nós conseguimos/esperávamos conseguir.

Projetos

Fomos para a competição com dois projetos  (o que pode ser entendido desde como algo “arriscado” ou “ousado”, até a “completamente insano”) que já haviamos comentado no blog bem antes mesmo de colocarmos a “mão na massa” em laboratório. A grande estratégia foi ter um dos projetos bem factível, que nos daria uma maior certeza de resultados positivos, e um projeto mais ambicioso, que nos destacaria entre os demais por sua inovação e criatividade – mas que a chance de dar certo não era lá assim tão boa quanto a do outro projeto.

Levamos para o Jamboree (palavra em inglês que significa algo como “reunião de celebração”) o projeto “Plamídeo Plug’nPlay” – o factível – e o “Rede de Memória Associativa usando Bactérias” – o ambicioso.

Plug’nPlay

Basicamente, o Plasmídeo Plug’nPlay é uma maneira mais espertinha de se pegar um gene qualquer e colocá-lo para ser expresso dentro de uma bactéria. Para quem entende melhor do assunto, ao se explicar o projeto o nome de outros sistemas comerciais podem vir à cabeça – como o método Gateway, TOPO e o In-Fusion – mas a grande ideia é: se você tem um gene que quer clonar (ser expresso em algum ser vivo), basta fazer um PCR dele (milhões de cópias do dito cujo) e seguir o protocolo de transformação, como se os pequenos pedaços de DNA lineares fossem um plasmídeo. O plasmídeo Plug’nPlay (já presente dentro da bactéria) cria uma maquinaria para reconhecer esse produto de PCR e inseri-lo no próprio vetor. A grande vantagem desse método é que não existem certos passos que consomem um tempo desnecessário, como certas reações in vitro presentes nos três métodos citados anteriormente. A E.coli faz tudo isso por você!

Explicação do Plug&Play

Quando já estávamos começando a fazer os experimentos, descobrimos um método lançado recentemente pela empresa GenTarget, o método Eco PCR, que faz EXATAMENTE a mesma coisa: PCR e transformação – dois passos: “Plug” e “Play”. Contudo, existem duas diferenças entre o Plug’nPlay e o Eco:

  • o Plasmídeo Plug’nPlay usa uma recombinase, enquanto o Eco PCR usa recombinação homóloga;
  • o Plug’nPlay é Open Source!

Conseguimos resultados bem legais com esse projeto, mostrando uma prova de conceito que indicava a recombinação do produto de PCR com o Plasmídeo Plug’nPlay! Veja isso na nossa wiki, aqui.

Rede de Memória Associativa

Essa foi a aposta ousada do nosso time. Eufemicamente “ousada”.

Tudo parte de uma pergunta muito provocante: bactérias podem se comportar como neurônios para manter e lembrar uma memória!?

Toda dificuldade em explicar esse projeto está em tentar responder essa pergunta. Há várias “subperguntas” a serem respondidas dentro dessa, como: o que é (pragmaticamente) um neurônio!? O que é uma memória? Como é armazenada? Como se resgata uma memória!?

A memória do nosso cérebro não existe em “um neurônio”, e nem mesmo fica dividida literalmente em pedacinhos dentro de vários neurônios (pode até ser de fato, dependendo de como você interpreta “dividir em pedacinhos”). Ela é “sistêmica”, o que significa que você só consegue alcançar sua memória se todo um grupo de neurônios se comportar de uma maneira específica – ativando e/ou inibindo outros neurônios da rede.

esquema comparação neurônio - pop english
Enfim, essa é a ideia do projeto: fazer populações de bactérias se comportarem como um neurônio, podendo ser “excitadas” ou “inibidas”, e podendo “excitar” ou “inibir” outras populações – igual ao que um neurônio faz com outros neurônios. A(s) memória(s) seria(m) definida(s) quando “programássemos” geneticamente as populações para interagir entre si.

Se tivéssemos conseguido produzir isso completamente, teríamos a base para construir uma rede de comunicação entre as populações de bactérias, que seria análoga a uma rede de comunicação entre neurônios. À partir daí, seria possível criar um sistema que, dado um padrão de estímulo de populações inicial, poderia associar esse estímulo a uma das memórias do padrão de comunicação entre as populações, que já tinham sido “pré-programadas” com a memória.

Complicado né!? E só descrevi bem brevemente a ideia. Imagine ter que apresentar toda essa densidade de conteúdo em menos de 10 min!? E olha que eu nem mencionei o modelo de Hopfield para redes neurais, o aparato que teríamos que testar para ver o sistema funcionando e muito menos como funciona o sistema de Quorum Sensing. Acho que até mesmo Steve Jobs teria dificuldade em vender essa ideia.

Apesar de não termos conseguido finalizar as construções para realizar os experimentos, conseguimos fazer uma modelagem interessante do sistema, que mostra que para dois neurônios, há teoricamente quatro pontos de equilíbrio do sistema, o que indica – pelo menos teoricamente – que há o armazenamento das quatro memórias distintas num sistema simplificado. Na verdade, faltou fazer a análise da estabilidade desses pontos de equilíbrio, mas isso é outra história.

Se tudo o que planejamos desse hipoteticamente certo, poderíamos ter criado a prova de conceito para um sistema de auto-monitoramento de biorreatores, em que quantidades específicas de substâncias seriam mantidas nas devidas proporções através de um sistema de memória associativa que reestabeleceria sempre as concentrações das substâncias em questão, caso haja alguma alteração devido à fatores aleatórios do cultivo. Veja uma explicação melhor do projeto e até onde chegamos através da nossa wiki.

Resultados

Apesar de não termos chegado a resultados com o projeto de Redes, conseguimos “consertar” um BioBrick com erro e mostramos que o Plug’nPlay funciona, por isso conseguimos levar medalha de prata!

Certificado iGEM 2012

Para o incauto viajante, pode parecer claro que isso não é um bom resultado. Afinal “merecíamos ouro!”, “o time é da USP!” (ohh!), “a Unicamp foi melhor antes!”…

Particularmente, eu já esparava que o ouro fosse pouco provável. Não porque somos ruins, mas porque há uma condição necessária para levar o título áureo: a melhoria de novas partes e/ou novos devices (que são novas combinações de BioBricks já existentes). A maioria dos times de sucesso (a.k.a. europeus, norte-americanos e chineses) pesquisa os elementos de DNA desejados na literatura e manda sintetizá-los, o que agiliza muito o processo de redesign de BioBricks e viabiliza construções muito grandes. Não tínhamos verba o suficiente para a síntese, o que dificultava muito a criação de um device novo funcional, que seria construído no projeto de Memória Associativa. É lógico que existem outros fatores envolvidos para ganhar a classificação de medalha de ouro, mas escolhendo um como principal – aquele que, se diferente, poderia mudar bastante coisa – acho que seria esse: síntese de DNA. Infelizmente os devices do Plug’nPlay que construímos não foram considerados como “improvements”, mas apenas como uma caracterização funcional de uma nova parte/design. 🙁

Portanto, para mim, a briga estava mesmo se íamos levar prata ou bronze, porque ainda precisávamos de mais um dado para mostrar com um maior grau de “inequivocidade” que o Plug’nPlay funcionou. Mas parece que conseguimos convencer os juízes. 😀

O que aprendemos

A primeria coisa que aprendi nisso tudo foi: não se mede o desenvolvimento e os resultados de um projeto vendo apenas onde se chegou, mas de onde se saiu e até onde se foi.

O que vale mesmo é o Delta!

O que vale mesmo é o Delta!

Tudo começou no início de 2011, e depois recomeçou no segundo semestre do mesmo ano à partir do zero (pra não dizer à partir do “negativo”). Não tínhamos nada além da vontade de fazer acontecer. Conhecemos pessoas, o grupo cresceu e se fortaleceu, discutimos ideias, firmamos parcerias, criamos projetos,  arrecadamos verbas, aprendemos uma infinidade de coisas como: design, marketing, gestão de pessoas, planejamento, análise de viabilidade de projetos, web design,  programação, resolução de problemas do dia-a-dia em laboratório… Enfim, fizemos muitas coisas que muita gente duvidava no início de tudo – acho que até eu duvidava!

Outras coisa menos subjetivas que aprendemos principalmente através do feedback que recebemos dos juízes – e que podem ajudar futuros times brasileiros do iGEM – foram:

  • Os BioBricks são o foco, o resto do projeto em si é apenas o complemento da caracterização deles.
  • Os projetos que vão além da mera caracterização dos BioBricks são os de mais sucesso – parece contradição com a conclusão anterior, mas não é: experimentos de caracterização e experimentos de funcionalidade de um projeto devem ser complementares; os dois não são sempre necessariamente a mesma coisa.
  • Apresente a apresentação do Jamboree para o maior número de pessoas possível (de preferências professores da área) antes da apresentação fatídica: assim você consegue imaginar todas as perguntas possíveis que podem fazer para seu projeto – na verdade, isso vale para qualquer apresentação importante na sua vida.
  • Na modelagem: vá além de equações diferenciais.
  • Descreva bem os materiais usados e os protocolos na wiki!
  • Seja criativo e tente criar projetos de impacto no “mundo real”.
  • Tente criar uma Human Practice que tenha contato direto com as pessoas, de uma maneira criativa.
  • Foque nos resultados e em como eles foram feitos.
  • Ajude outro time do iGEM.
  • Fiscalize os outros times latinos para falarem INGLÊS e não ESPANHOL  no Jamboree da América Latina(importante!) – haha.
  • Nunca, em hipotese alguma, JAMAIS preencha os documentos de inscrição/submissão de partes com pressa ou sem atenção. Esse ano houve um time mexicano que não medalhou por falhar nesse quesito.

Futuro dos Projetos

Como parte da iniciativa do Clube de Biologia Sintética, queremos estimular a criação de projetos em Biologia Sintética não unicamente para o iGEM, mas para virarem publicações científicas ou empreendimentos mesmo. A competição é uma ótima plataforma para testes piloto de projetos e ideias, principalmente por contar com o acervo dos BioBricks e com a interação da comunidade internacional envolvida na área. Por isso, faz parte do nosso trabalho levar esses projetos além, fazer com que cheguem até ao “produto final”.

O plasmídeo Plug’nPlay ainda está sendo desenvolvido e testado no GaTE Lab visando futuras aplicações comerciais. O projeto de Redes está engavetado até definirmos o projeto do iGEM do ano que vem, mas há grande interesse de darmos continuidade a ele, principalmente por parte do pessoal da modelagem. Estamos com alguns contatos que podem se interessar em criar oportunidades para fazer essa rede de memória associativa com bactérias funcionar – muitos acharam interessantíssimo o nosso projeto no Jamboree, foi muito estimulador.

No próximo post vou falar de como foi a viagem a Bogotá e quais foram as impressões da competição para o único time tupiniquim deste ano. iGEM 2012 Latin America: Estivemos lá!

Enquanto isso, vejam nos comentários aí embaixo se meus comapnheiros concordam comigo sobre esse post (não me deixem no vácuo)! Hahaha! Até!

Brasil no iGEM

Para quem acha, não somos o primeiro grupo a ambicionar ir a um evento do iGEM. Lá pelos idos de 2009 o Brasil participou pela primeira vez da competição representado pela Unicamp, conseguindo trazer aqui para o lado de baixo do hemisfério uma medalha de ouro já “de cara”, equiparando-se às universidades mais renomadas do mundo, como Cambridge, Harvard e outras.

Sob o projeto intitulado “Microguards”, o time brasileiro criou um mecanismo de transformação de E.Coli’s e de leveduras  (S. Cerevisiae) em “micro guardas”, que atacam bactérias contaminantes de biorreatores de etanol, no caso as bactérias do gênero Lactobacillus (do tipo daquelas que regulam a sua ação intestinal quando você bebe o seu leite fermentado – Yakult, Chamyto, e etc -). Usar um mecanismo como esse na indústria brasileira evitaria o atual desperdício de milhares de litros de álcool que deixam de ser produzidos por causa do açúcar consumido pelos microorganismos invasores nos bioreatores de etanol. Cerca de 5 à 10 % da produção é desperdiçada por causa desses ladrõezinhos.

O Mecanismo

Reconhecimento

“ColiGuards”

Criando uma espécie de “sistema imune de bioreatores”, duas linhagens de E.coli’s são criadas no meio de cultivo: a linhagem natural chamada de workers linage e a linhagem de “microguards”, ou killers linage; a população dos dois tipos de linhagem varia dependendo do grau de contaminação do meio, ou seja, quando não há contaminantes, muito poucas bactérias workers transformam-se em killers e vice-versa.

A transformação em killers é ativada por, um metabólito secundário de quorum sensing, AI-2 (se quiser saber mais clique aqui),  que é liberado tanto pela bactéria contaminante quanto pelas E.Coli’s selvagens, é reconhecido pelas E.Coli workers, que não produzem AI-2, o que as induz a diferenciarem-se em killers. Além disso elas podem detectar os contaminates através da conjugação bacteriana com os microorganismos invasores, abilidade que só as killers passam a ter no processo de diferenciação, utilizando-a apenas naqueles microorganismos que possuem um plasmídeo diferente do seu (veja “recognition by conjugation” aqui).

“YeastGuards”

Para as Leveduras o mecanismo de reconhecimento da presença de contaminantes é um pouco mais simples: a produção de lactato provinda do consumo de açúcar dos Lactobacillus é utilizada para ativar gatilhos gênicos – o que somente é possível através da sensibilização das leveduras ao lactato, utilizando uma permease expressa pela levedura para facilitar sua incorporação à célula – que induzem um ataque aos contaminantes.

Diferenciação

Os brasileiros aproveitaram o elegante design feito pelo time francês da universidade de Paris no iGEM de 2007 para criação de um sistema de diferenciação das E.Coli’s em microguards. Com a atuação de uma recombinase (a cre recombinase),  parte dos genes do plasmídeo que transforma o microorganismo sofre excisão, tornando-se um pequeno pedaço de DNA circular com baixa taxa de atividade e sem origem de replicação, enquanto os outros genes que permaneceram no plasmídeo passam a se tornar ativos devido ao seu reposicionamento na fita de DNA logo após um promotor, como pode ser visto na imagem logo abaixo:

Lox71 e lox66 são os sítios do DNA onde atuam as cre recombinases (atuação simbolizada pelo raio vermelho). Após sua ação, os genes após as regiões de terminação (T) são reposicionados - no caso do exemplo o gene dapA - próximos ao promotor que antes era da região excisionada (na imagem o promotor Tet), e por isso tornam-se ativos.

O controle populacional dos microorganismos killers é mantido através do gene ftsK da imagem acima: um gene que produz uma proteína determinante na divisão celular, sendo uma “máquina literal de segregação de cromossomos”. Dessa maneira, evita-se que a população de killers cresça demais e se torne um “tiro pela culatra”, diminuindo a produção de etanol.

Outro aspecto bastante interessante da construção das ColiGuards é o mecanismo de controle de uma população basal de killers em um biorreator não contaminado. Eles usaram uma criativa construção feita por outro time do iGEM, o de Caltech de 2008, que se aproveitou de uma “falha” da atividade da DNA-polimerase para randomizar a expressão de um gene em uma população bacteriana. Essa “falha” é a característica que a polimerase possui de ignorar ou repetir algumas sequências de nucleotídeos que são repetidas longamente no código, produzindo uma cópia de DNA com um número variável dessas repetições (fenômeno chamado de SSM, do inglês: slipped-strand mispairing), a consequência disso é que a sequência codificadora (o gene) pode ser deslocada da posição correta em relação ao seu start codon se as repetições não forem múltiplas de 3 (porque cada códon é constituído de 3 nucleotídeos), e assim a tradução não é feita corretamente. Veja figura abaixo:

As letras maiúsculas correspondem cada uma a um aminoácido, traduzido por um códon (grupo de três nucleotídeos). ATG é o start codon e TAA é um codon de parada formado pelo deslocamento da sequência codificadora. Repare que após uma SSM, uma repetição foi omitida.

Assim, as replicações de DNA que tiverem as repetições múltiplas ATGC múltiplas de três, terão o ajuste correto da região codificadora em relação ao start códon e a tradução correta da cre recombinase será possível:

Alguns tipos de Slipped Strand Mutation que podem acontecer na população de E.Coli's.

Como esse tipo de erro da DNA-polimerase não é tão frequente, apenas uma pequena parte da população se diferenciará em killer se as repetições forem colocadas antes do gene da cre recombinase.

Para diferenciar bactérias workers na vizinhança de contaminantes, todos os microguards possuem uma outra cópia do gene recombinase, mas controlado por um promotor sensível ao AI2 liberado pelos Lactobacillus e pelas Coliguards quando detectam a presença dos invasores (figura ao lado).

Mecanismo de Ataque

Os mecanismos de ataque aos contaminantes que os Microguards possuem são divididos em três tipos: a liberação de substâncias nocivas ao  Lactobacillus, a conjugação de um plasmídeo contendo genes que provocam a morte celular do invasor, e a estratégia kamikaze: quando se libera uma grande quantidade de substâncias que são nocivas ao Lactobacillus e levam o microorganismo à lise (ver figura abaixo). A Yeastguard possui em seu arsenal somente o primeiro mecanismo, enquanto a Coliguard dispõe dos três no combate aos invasores. Essa desigualdade beligerante entre os dois microorganismos, segundo o próprio grupo (veja a parte dois do vídeo no final do post), não foi uma discriminação proposital às Leveduras: se deu mais à falta de tempo para implantar e documentar a maquinaria funcionando nas Leveduras até o congelamento da wiki do grupo. Competições têm dessas coisas!

A construção desses mecanismos de ataque aproveitou-se da maior diferença estrutural entre as E.coli’s e Leveduras, e o Lactobacillus:  a coli é uma bactéria Gram negativa (possui duas membranas celulares, existindo entre elas uma fina parede celular) e o invasor é Gram positivo (possui apenas uma parede celular no exterior e uma membrana celular interior do compartimento celular), enquanto a parede celular das leveduras é constituída de carbohidratos, diferentemente dos peptídeoglicanos do contaminante. Sabendo disso, o grupo resolveu expressar substâncias que ataquem a parede celular de peptídeoglicanos exposta dos  Lactobacillus e encontraram as lisozimas como a arma perfeita para isso, sendo usadas tanto na secreção como no método kamikaze.

O grande problema dos métodos de secreção é que eles podem se comportar como contaminantes, além da consequente redução do grau de efetividade da enzima durante o tempo devido à seleção natural. A solução encontrada para esse problema foi a conjugação de um plasmídeo (lembrando que somente as killers têm a abilidade de conjugação!) com o gene de uma endonuclease, a colicina, destruindo os Lactobacillus “por dentro”. Para que as próprias E.coli’s não fossem afetadas por esse gene letal, foi inserido um gene de resistência que torna a expressão de colicina inofensiva às Coliguards.

iGEM 2009

Melhor do que descrever como foi o projeto, nada melhor do que as próprias pessoas que participaram do evento para explicarem o que fizeram! Confira a apresentação do grupo brasileiro no Jamboree realizado em 2009 no MIT:

E nesse ano há outro time em associação com a universidade francesa de Saint-Etienne, com o projeto intitulado “Stress Wars”. Confira o que já está sendo feito nesse novo projeto franco-tupiniquim grupo junto aos outros links interessantes logo abaixo:

E a USP? Quando entrará nessa também!?
Aguardemos!

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