Pesquisadores da Universidade Aarhus, na Dinamarca, descobriram uma nova forma de regulação genética que parece ser uma forma de criptografia da informação genética. Essa ideia não foi esquecida enquanto eles buscavam a analogia. De “Mensagens criptografadas em processos biológicos”:
Modificações de RNA podem criptografar o código de RNA e são responsáveis por um controle muito sofisticado da função do RNA. Uma equipe de pesquisa dinamarquesa-alemã mostrou que as bases de RNA modificadas têm um grande impacto na dinâmica da expressão gênica do DNA para o RNA funcional. O estudo produz uma nova visão importante sobre como a base de modificações de RNA pode afetar a função de moléculas de RNA maduras. [Enfase adicionada.]
Os programadores sabem tudo sobre criptologia, uma forma de design inteligente. A criptografia é necessária quando você deseja ocultar informações de pessoas que não deveriam ter acesso a elas.
Como obter criptografia
Há muitas maneiras de se criptografar como esteganografia, deslocamento de quadros, compactação e outras técnicas, mas a função é transferir uma mensagem visivelmente ao passo que ela só possa ser descriptografada por pessoas com a “chave” de criptografia. Vamos ver como a célula faz isso:
O RNA é composto de quatro bases (abreviadamente A, U, G e C), disseminando sua mensagem com um código bastante simples. Nos últimos anos, a pesquisa mostrou um impacto sem precedentes de modificações de RNA em todas as etapas do processo de maturação. Mais de cem modificações de RNA foram identificadas com papéis na inibição e facilitação da ligação a proteínas, DNA e outras moléculas de RNA. Essa criptografia por modificação de RNA é uma maneira de impedir que a mensagem do RNA seja lida pelos destinatários errados.
A equipe de pesquisa concentrou-se na modificação do RNA m6A e mostrou que o RNA pode ser rotulado com essa modificação enquanto é copiado do DNA. Os resultados demonstram que um m6A posicionado em um exon próximo a um intron aumenta o processo de maturação do RNA, enquanto o m6A dentro dos introns diminui a maturação do RNA (Figura 2).
Para que a analogia de criptografia funcione, precisamos ver o algoritmo que alveja os destinatários desejados e proteger a mensagem dos outros. Isso é evidente a partir de sua afirmação de que a modificação “m6a” é capaz de “impedir que a mensagem do RNA seja lida pelos destinatários errados”.
Uma chave de criptografia
Também precisamos ver uma chave de criptografia que possa embaralhar a mensagem e um leitor com a chave que pode desembaralhá-la. Este é um possível papel para os introns misteriosos? A legenda da Figura 2 explica:
RNA recém fabricado consiste em partes funcionais (exons) e partes não funcionais (introns). Introns são extirpados em um processo chamado splicing para produzir uma molécula de RNA madura e funcional composta inteiramente de exons. A modificação de ARN m6A pode aumentar ou inibir este processo de maturação, dependendo de onde m6A é depositado no ARN recém-produzido.
Há muito tempo é um mistério o fato de os genes codificarem trechos chamados introns que são traduzidos, mas que depois são eliminados. Por que eles estão lá? Aqui é onde as descobertas são realmente interessantes. Introns parecem ajudar a embaralhar a mensagem, cumprindo o papel de criptografia, mas eles fazem outra coisa: eles regulam como os exons serão montados. O artigo no Cell Reports explica como funciona:
Aqui, nós fornecemos uma avaliação de alta resolução com resolução no tempo de m6A em transcritos de RNA nascentes e revelamos sua importância para o controle da cinética de splicing de RNA. Descobrimos que a deposição m6A co-transcricional precoce próxima às junções de junção promove a junção rápida, enquanto as modificações de m6A nos intrões estão associadas a íntrons longos e processados lentamente e eventos de junção alternativos. Em conclusão, mostramos que a deposição precoce de m6A especifica o destino dos transcritos em relação à cinética de “splicing” e ao splicing alternativo.
Ouvimos falar de m6a antes (janeiro de 2017) como um possível participante do “código epigenético”. Como um marcador epigenético, m6a contém sua própria informação (a “chave”) que afeta os produtos da tradução. Um mês depois (fevereiro de 2017), descobrimos que o m6a “pode ter um papel no splicing alternativo de transcritos de RNA”, o que pode gerar muitas proteínas do mesmo gene, dependendo de como os exons são rearranjados. No ano passado, os resultados foram desencadeando uma “corrida do ouro” para descobrir a função do m6a no código epigenético.
Taxa de Produção
Agora, de acordo com os cientistas em Aarhus, a posição específica da marca m6a parece altamente relevante não apenas para o tipo de RNA mensageiro produzido – e, portanto, a proteína a ser traduzida -, mas também para a taxa de produção. Se a marca m6a é colocada perto de uma junção de emenda, a transcrição constitutiva é produzida rapidamente (ou seja, os exons são organizados na ordem em que foram transcritos). Se a marca for colocada em um intrão, ela diminui o splicing e pode produzir um transcrito completamente diferente, resultando em uma proteína diferente. Este é um método para obter uma regulação específica para células?
Nosso artigo de janeiro de 2017 falou do processo m6a como uma espécie de algoritmo “se-então”: ou seja, se esse gene for encontrado em uma célula muscular, transcreva-o dessa maneira; se encontrado em uma célula nervosa, transcreva de outra maneira, e assim por diante. Para que isso funcione, o gene deve incorporar a chave em seus introns e o marcador m6a associado deve conhecer a chave para organizar o transcrito de acordo. Os pesquisadores descobriram que 57% dos marcadores foram encontrados em introns e outros 9% em regiões não traduzidas. Apenas 22 por cento foram encontrados em regiões de codificação.
Entrando em foco
Não é apenas a marca que direciona o regulamento. Pesquisas anteriores identificaram uma “família de proteínas chamada leitores m6A, que reconhecem e se ligam especificamente a sequências marcadas com m6A”. Além disso, existem vias FTO que respondem à posição m6a para incluir ou excluir certos exons no transcrito. Podemos ver o algoritmo de criptografia entrando em foco: os genes empregam uma chave para inserir introns e m6a, e certos leitores que conhecem a chave respondem de acordo com essa informação extra.
A falta de sequências de consenso fortes em SJs [junções de junção] de muitos introns pode ser compensada pela presença de m6A que poderia eventualmente atrair fatores de splicing para exercer sua função. Nosso estudo mostra que o papel crucial do m6A na SED [dinâmica de eficiência de emenda], bem como no splicing alternativo, depende da posição. O m6A depositado em regiões intrônicas classifica transcritos em uma via de processamento de trilha lenta e está associado a splicing alternativo enquanto m6A depositado em limites exônicos de transcritos de classificação de SJs a uma via de processamento de fast track e splicing constitutivo.
Mais trabalho pode ser feito para seguir essa ideia de criptografia. Por exemplo, qual é o papel da variabilidade do intron? A equipe descobriu que “comprimento Intron e sinal interno m6A estão significativamente associados ao processamento lento”, mas há informações adicionais embutidas nas introns ao lado do comprimento?
A pesquisa focada em design parece melhor posicionada para entender algoritmos de criptografia e outros sistemas ricos em informações. Esses pesquisadores da Aarhus, que, por acaso, não disseram nada sobre evolução, parecem entender isso.
Nota do tradutor: Exatamente, é sempre uma questão de engenharia reversa (design), não de sucesso reprodutivo (seleção natural).
Original: Encryption System Found in Genes. Evolution News. July 9, 2018.
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