{"id":3896,"date":"2018-04-23T13:04:32","date_gmt":"2018-04-23T16:04:32","guid":{"rendered":"http:\/\/tdibrasil.org\/?p=3896"},"modified":"2021-10-10T03:51:15","modified_gmt":"2021-10-10T06:51:15","slug":"quantos-genes-as-celulas-precisam-talvez-quase-todos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/tdibrasil.org\/index.php\/2018\/04\/23\/quantos-genes-as-celulas-precisam-talvez-quase-todos\/","title":{"rendered":"Quantos Genes as C\u00e9lulas Precisam? Talvez Quase Todos"},"content":{"rendered":"
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As atividades dos genes em organismos complexos, incluindo humanos, podem estar profundamente interrelacionadas.<\/center><\/figcaption><\/figure>\n
\n

Por Veronique Greenwood<\/strong><\/p>\n

Eliminando tr\u00eas genes por vez os cientistas deduziram meticulosamente a rede de intera\u00e7\u00f5es gen\u00e9ticas que mant\u00e9m uma c\u00e9lula viva. Pesquisadores h\u00e1 muito tempo identificaram genes essenciais sem os quais as c\u00e9lulas de levedura n\u00e3o podem viver, mas um novo trabalho, que aparece hoje na Science, mostra que olhar apenas os essenciais d\u00e1 uma imagem distorcida do que faz as c\u00e9lulas pulsarem: muitos genes que n\u00e3o s\u00e3o essenciais por si s\u00f3 tornam-se cruciais \u00e0 medida que outros desaparecem<\/span>\u00b9. O resultado implica<\/strong> que o verdadeiro n\u00famero m\u00ednimo de genes que a levedura – e talvez, por extens\u00e3o<\/strong>, outros organismos complexos – precisam para sobreviver e prosperar pode ser surpreendentemente grande.<\/p>\n

Nota do tradutor \u00b9:<\/strong> A diferen\u00e7a na relev\u00e2ncia entre as diversas funcionalidades dos organismos configura fator categ\u00f3rico<\/a> contra o neo-darwinismo.<\/p>\n

Cerca de 20 anos atr\u00e1s, Charles Boone e Brenda Andrews decidiram fazer algo um pouco louco. Esses bi\u00f3logos especialistas em levedura, ambos professores da Universidade de Toronto, decidiram destruir ou prejudicar sistematicamente os genes da levedura, dois a dois, para ter uma ideia de como os genes funcionavam funcionalmente uns aos outros [engenharia reversa]. Apenas cerca de 1.000 dos 6.000 genes do genoma da levedura, ou cerca de 17%<\/strong>, s\u00e3o considerados essenciais para a vida: se um deles est\u00e1 faltando, o organismo morre\u00b2. Mas parece que muitos outros genes, cuja aus\u00eancia individual n\u00e3o era suficiente para implicar no fim do organismo, poderiam, se eliminados em conjunto, adoecer ou matar a levedura. \u00c9 prov\u00e1vel que esses genes fizessem o mesmo tipo de trabalho na c\u00e9lula, raciocinaram os bi\u00f3logos, ou estivessem envolvidos no mesmo processo; perder os dois significava que a levedura n\u00e3o poderia mais compensar.<\/p>\n

Nota do tradutor \u00b2:<\/strong> Repare que houve imediatismo na an\u00e1lise, isso \u00e9, o gene era considerado essencial se sua aus\u00eancia tivesse efeito negativo imediato no organismo.<\/p>\n

Boone e Andrews perceberam que podiam usar essa ideia para descobrir o que v\u00e1rios genes estavam fazendo. Eles e seus colaboradores fizeram deliberadamente, primeiro gerando mais de 20 milh\u00f5es de cepas de leveduras com aus\u00eancia de dois genes – quase todas as combina\u00e7\u00f5es \u00fanicas de elimina\u00e7\u00e3o entre os 6.000 genes. Os pesquisadores, ent\u00e3o, pontuaram o qu\u00e3o saud\u00e1vel eram cada uma das cepas mutantes (com dois genes eliminados) e investigaram como os genes ausentes poderiam estar relacionados. Os resultados permitiram aos pesquisadores esbo\u00e7ar um mapa da teia sombria de intera\u00e7\u00f5es que fundamentam a vida. Dois anos atr\u00e1s, eles relataram os detalhes do mapa e revelaram que j\u00e1 haviam permitido que os pesquisadores descobrissem pap\u00e9is anteriormente desconhecidos para os genes.<\/p>\n

Ao longo do caminho, no entanto, eles perceberam que um n\u00famero surpreendente de genes no experimento n\u00e3o tinha intera\u00e7\u00f5es \u00f3bvias com os outros. “Talvez, em alguns casos, deletar dois genes n\u00e3o seja suficiente”, disse Andrews, refletindo sobre seus pensamentos na \u00e9poca. Elena Kuzmin, uma estudante de p\u00f3s-gradua\u00e7\u00e3o no laborat\u00f3rio, que \u00e9 agora um p\u00f3s-doutorado na Universidade McGill, decidiu ir um passo al\u00e9m eliminando um terceiro gene.<\/p>\n

No artigo publicado na Science<\/a>, Kuzmin, Boone, Andrews e seus colaboradores da Universidade de Toronto, da Universidade de Minnesota e de outros pa\u00edses relatam que o esfor\u00e7o produziu um mapa mais profundo e detalhado do funcionamento interno da c\u00e9lula. Ao contr\u00e1rio dos experimentos com dupla elimina\u00e7\u00e3o, os pesquisadores n\u00e3o fizeram todas as combina\u00e7\u00f5es poss\u00edveis de muta\u00e7\u00f5es – existem cerca de 36 bilh\u00f5es de maneiras diferentes<\/span> de eliminar tr\u00eas genes da levedura. Em vez disso, eles analisaram os pares de genes que j\u00e1 haviam eliminado e classificaram suas intera\u00e7\u00f5es de acordo com a “gravidade”*. Eles pegaram v\u00e1rios desses pares, cujos efeitos variaram desde fazer as c\u00e9lulas crescerem um pouco mais devagar at\u00e9 torn\u00e1-las significativamente prejudicadas, e combinaram-nas uma a uma com elimina\u00e7\u00e3o de outros genes, gerando cerca de 200.000 cepas triplas mutantes. Eles monitoraram a rapidez com que as col\u00f4nias de leveduras mutantes cresceram e, depois de observar quais mutantes estavam sofrendo, verificaram os bancos de dados para ver o que se pensava que os genes deficientes fizessem.<\/p>\n

Nota do tradutor *:<\/strong> Severity no original. A gravidade da elimina\u00e7\u00e3o ou impacto<\/em> no sistema.<\/p>\n

Quando os cientistas constru\u00edram seu novo mapa, v\u00e1rias coisas ficaram claras. Por um lado, em cerca de dois ter\u00e7os dos triplos mutantes que mostraram uma intera\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica adicional a elimina\u00e7\u00e3o do terceiro gene tendeu a intensificar os problemas que o dupla elimina\u00e7\u00e3o possuia. Pares de genes j\u00e1 podem mostrar alguma intera\u00e7\u00e3o entre si, disse Andrews, “mas foi muito mais grave quando exclu\u00edmos um terceiro gene”. Boone diz que estas s\u00e3o provavelmente situa\u00e7\u00f5es em que a perda de um terceiro gene est\u00e1 causando um golpe cr\u00edtico em um sistema j\u00e1 vacilante.<\/p>\n

No entanto, um ter\u00e7o das intera\u00e7\u00f5es eram completamente novas. E eles tendiam a envolver processos mais d\u00edspares. Em duplas elimina\u00e7\u00f5es, as conex\u00f5es funcionais entre genes tendiam a ser estreitas: um gene envolvido no reparo do DNA geralmente tinha liga\u00e7\u00f5es com outros genes que tamb\u00e9m est\u00e3o envolvidos no reparo do DNA, e genes que interagiam entre si geralmente interagiam com os mesmos genes. Com as triplas elimina\u00e7\u00f5es, no entanto, tarefas mais distantes come\u00e7aram a se unir. A constela\u00e7\u00e3o de tarefas celulares conectadas mudou e se transformou sutilmente.<\/span><\/p>\n

“Talvez o que estamos experimentando aqui”, disse Andrews, “sejam algumas conex\u00f5es funcionais na c\u00e9lula que n\u00e3o pudemos ver antes”.<\/p>\n

Um conjunto de novas conex\u00f5es, por exemplo, foi entre genes envolvidos no transporte de prote\u00ednas e genes envolvidos no reparo do DNA. Superficialmente \u00e9 dif\u00edcil ver o que conectaria essas duas fun\u00e7\u00f5es. E, de fato, os pesquisadores ainda n\u00e3o t\u00eam uma explica\u00e7\u00e3o mecanicista. Mas eles t\u00eam certeza de que existe uma. “Nossa rea\u00e7\u00e3o imediata foi: ‘bem, isso \u00e9 aleat\u00f3rio'”, disse Andrews. “Mas aprendemos no decorrer do projeto que n\u00e3o \u00e9 aleat\u00f3rio. N\u00f3s simplesmente n\u00e3o entendemos como a c\u00e9lula est\u00e1 interrelacionada.\u201d<\/p>\n

Seu grupo acabou de come\u00e7ar a investigar essa liga\u00e7\u00e3o entre o transporte de prote\u00ednas e o reparo do DNA, mas, de acordo com Andrews, se voc\u00ea observar atentamente essas c\u00e9lulas de levedura, elas de fato mostram uma grande quantidade de danos no DNA. O mapa de conex\u00f5es ajudou a chamar a aten\u00e7\u00e3o para isso: \u201cN\u00e3o haveria raz\u00e3o para procurar antes\u201d, disse ela.<\/p>\n

Os geneticistas de leveduras nunca ficaram com a impress\u00e3o de que apenas os genes essenciais importavam. Mas o novo artigo refor\u00e7a a ideia de que interpreta\u00e7\u00f5es simplistas do que \u00e9 importante no genoma da levedura provavelmente s\u00e3o falhas. A realidade \u00e9 mais complicada, dizem Boone e Andrews. Eles sugerem que quando s\u00e3o consideradas as intera\u00e7\u00f5es duplas e triplas, o n\u00famero de genes que uma c\u00e9lula de levedura realmente n\u00e3o pode fazer sem saltos<\/span>. Como observa o documento, o genoma m\u00ednimo necess\u00e1rio<\/strong> para as c\u00e9lulas de levedura evitarem um defeito substancial “pode quase se aproximar do conjunto completo de genes codificados no genoma”<\/strong>.<\/p>\n

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Esta figura mapeia as intera\u00e7\u00f5es entre v\u00e1rios genes (representados como pontos) no genoma da levedura. Os genes com efeitos vinculados s\u00e3o conectados por linhas; genes com efeitos mais fortemente correlacionados est\u00e3o mais pr\u00f3ximos. A cor dos pontos corresponde aos processos biol\u00f3gicos e organelas nos quais os genes est\u00e3o envolvidos.<\/center><\/figcaption><\/figure>\n

De fato, esfor\u00e7os experimentais para criar um genoma m\u00ednimo para um microrganismo – identificar o menor n\u00famero de genes que uma c\u00e9lula precisaria para sobreviver, como um passo para produzir genomas artificiais – mostraram ser surpreendentemente dif\u00edcil remover genes e ainda ter um criatura pr\u00f3spera.<\/p>\n

Em 2016, pesquisadores do Instituto J. Craig Venter (JCVI) relataram a cria\u00e7\u00e3o de um genoma artificial para a bact\u00e9ria Mycoplasma genitalium<\/em>, na qual eles reduziram seus 525 genes para 473. Mas os efeitos negativos da remo\u00e7\u00e3o de genes aparentemente n\u00e3o essenciais foram de fato um s\u00e9rio problema, de acordo com Clyde A. Hutchison III, um bioqu\u00edmico e professor de destaque no JCVI envolvidos no trabalho. “Esse foi o principal problema na escolha de um conjunto de genes para projetar um genoma m\u00ednimo”, disse ele.<\/p>\n

Joel Bader, um bi\u00f3logo de sistemas da Universidade Johns Hopkins, diz que o trabalho atual sugere uma conex\u00e3o intrigante com uma ideia em gen\u00e9tica humana – que uma ampla gama de genes pode estar influenciando sutilmente tra\u00e7os que normalmente n\u00e3o associamos a eles. “Quanto mais nos aproximamos, mais somos capazes de ver que perturbar um gene ou uma via tem efeitos que se propagam por todo o sistema”, disse ele. “Os efeitos ficam mais fracos, mas ainda podem ser medidos”.<\/p>\n

A ignorante que ci\u00eancia ainda pode ter sobre certos acontecimentos na levedura \u00e9 ofuscada pela nossa ignor\u00e2ncia do que est\u00e1 acontecendo em nossas pr\u00f3prias c\u00e9lulas. Parte do que torna poss\u00edvel um projeto como este na Universidade de Toronto \u00e9 que a levedura foi fortemente estudada e seus genes intrinsecamente anotados por v\u00e1rias gera\u00e7\u00f5es de bi\u00f3logos, em um n\u00edvel ainda n\u00e3o atingido pelo genoma humano, que \u00e9 comparativamente enorme, divagante e cheio de mist\u00e9rios. Ainda assim, os pesquisadores dizem que esperam que, \u00e0 medida que a tecnologia de edi\u00e7\u00e3o de genes para as c\u00e9lulas humanas avance, esses tipos de experimentos possam ajudar a revelar mais sobre o funcionamento das c\u00e9lulas e como os genes dentro de um genoma se relacionam. “Eu acho que existem muitas regras b\u00e1sicas da biologia gen\u00f4mica que n\u00e3o descobrimos”, disse Andrews.<\/p>\n

…<\/p>\n

Se voc\u00ea gostou, leitura recomendada:<\/strong><\/p>\n

Uma Confiss\u00e3o de Rejei\u00e7\u00e3o a Priori no Scienceblogs<\/a>: A superioridade de design dos sistemas biol\u00f3gicos sobre os sistemas planejados coletivamente e a complexidade irredut\u00edvel.<\/em><\/p>\n

Original em:<\/strong> Quanta Magazine<\/a><\/p>\n

…<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

“Pesquisadores h\u00e1 muito tempo identificaram genes essenciais sem os quais as c\u00e9lulas de levedura n\u00e3o podem viver, mas um novo trabalho mostra que isso \u00e9 uma imagem distorcida: muitos genes que n\u00e3o s\u00e3o essenciais por si s\u00f3 tornam-se cruciais \u00e0 medida que outros desaparecem.”<\/p>\n<\/div>","protected":false},"author":1,"featured_media":3902,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[25],"tags":[207,456,690],"class_list":["post-3896","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-geral","tag-complexidade-irredutivel","tag-genes","tag-organismos"],"yoast_head":"\nQuantos Genes as C\u00e9lulas Precisam? 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