{"id":5009,"date":"2019-01-21T19:41:34","date_gmt":"2019-01-21T21:41:34","guid":{"rendered":"http:\/\/tdibrasil.org\/?p=5009"},"modified":"2021-10-10T03:37:05","modified_gmt":"2021-10-10T06:37:05","slug":"dna-lixo-sofre-novo-golpe-com-descoberta-de-funcao-global-para-os-introns-em-levedura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/tdibrasil.org\/index.php\/2019\/01\/21\/dna-lixo-sofre-novo-golpe-com-descoberta-de-funcao-global-para-os-introns-em-levedura\/","title":{"rendered":"“DNA lixo” sofre novo golpe com descoberta de “fun\u00e7\u00e3o global” para os introns em levedura"},"content":{"rendered":"
\"\"
Saccharomyces cerevisiae<\/em>\u00a0(levedura de brotamento)\/ Rainis Venta \u00a9<\/a><\/center><\/figcaption><\/figure>\n
\n

Os \u00edntrons s\u00e3o segmentos de genes encontrados em eucariontes que n\u00e3o codificam prote\u00ednas.\u00a0Os \u00edntrons s\u00e3o removidos do pr\u00e9-mRNA transcrito por um complexo de prote\u00ednas chamado spliceossoma, e as regi\u00f5es codificadoras de prote\u00ednas (chamadas exons) s\u00e3o coladas por outra enzima, a RNA ligase.\u00a0<\/span><\/p>\n

Os \u00edntrons foram identificados pela primeira vez em 1977 pelo laborat\u00f3rio de Richard Roberts e Phil Sharp (Chow\u00a0et al<\/i>., 1977; Berk e Sharp, 1977; Berget e Sharp, 1977).\u00a0Os \u00edntrons de eucariontes superiores podem, com frequ\u00eancia, ser muito longos – em muitos casos, abrangendo centenas de milhares ou at\u00e9 milh\u00f5es de bases.\u00a0Eucariontes inferiores (por exemplo, levedura) tendem a ter \u00edntrons mais curtos e em menor n\u00famero.\u00a0Enquanto eles j\u00e1 foram considerados lixo – detritos gen\u00e9ticos que sobraram de milh\u00f5es de anos de evolu\u00e7\u00e3o – evid\u00eancias mais recentes revelaram muitas fun\u00e7\u00f5es importantes para essas regi\u00f5es n\u00e3o-codificantes dos genes.\u00a0<\/span><\/p>\n

Por exemplo, foi estabelecido que os \u00edntrons cont\u00eam c\u00f3digos envolvidos na regula\u00e7\u00e3o de splicing<\/em> alternativo (por exemplo, Kabat\u00a0et al<\/i>., 2006).\u00a0Tamb\u00e9m foi demonstrado que o comprimento dos \u00edntrons (e, consequentemente, o tempo necess\u00e1rio para transcrev\u00ea-los) pode contribuir para mecanismos de timing<\/em> durante o desenvolvimento (Swinburne e Silver, 2010).\u00a0Os \u00edntrons tamb\u00e9m podem codificar mol\u00e9culas de RNA, como microRNAs (que s\u00e3o necess\u00e1rios para a express\u00e3o de mRNAs durante o desenvolvimento) e pequenos RNAs nucleolares (que desempenham um papel importante no processamento de RNAs riboss\u00f4micos) (por exemplo, Qi\u00a0et al<\/i>., 2010; Kiss e Filipowicz, 1995).\u00a0Muitas outras fun\u00e7\u00f5es de sequ\u00eancias\u00a0\u00edntronicas poderiam ser discutidas.<\/p>\n

\u00edntrons em levedura de brotamento<\/strong><\/p>\n

Saccharomyces cerevisiae<\/i>\u00a0possui um genoma compacto, contendo apenas 295 \u00edntrons que s\u00e3o encontrados em 280 genes (Hooks\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2014; Neuv\u00e9glise\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2011).\u00a0A maioria destes \u00edntrons tem comprimento inferior a 500 nucle\u00f3tidos e apenas nove genes de levedura possuem mais do que um \u00edntron (Neuv\u00e9glise\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2011; Spingola\u00a0et al<\/i>\u00a0., 1999).\u00a0<\/span><\/p>\n

A \u00faltima edi\u00e7\u00e3o da\u00a0Nature<\/i>\u00a0traz um artigo sobre as fun\u00e7\u00f5es dos \u00edntrons em levedura de brotamento (Parenteau\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2019).\u00a0Aqui est\u00e1 o resumo:<\/p>\n

\n

\u00cdntrons<\/em> s\u00e3o caracter\u00edsticas onipresentes de todas as c\u00e9lulas eucari\u00f3ticas. \u00cdntrons precisam ser removidos do RNA mensageiro nascente atrav\u00e9s do processo de splicing<\/em> para produzir prote\u00ednas funcionais.\u00a0Aqui mostramos que\u00a0a presen\u00e7a f\u00edsica de \u00edntrons no genoma promove a sobreviv\u00eancia das c\u00e9lulas sob condi\u00e7\u00f5es de fome<\/b>\u00a0.\u00a0Um conjunto de dele\u00e7\u00e3o sistem\u00e1tico de todos os \u00edntrons conhecidos nos genes de levedura de brotamento indica que, na maioria dos casos, as\u00a0c\u00e9lulas com uma dele\u00e7\u00e3o de \u00edntron s\u00e3o prejudicadas quando os nutrientes s\u00e3o esgotados<\/b>\u00a0.\u00a0Este efeito de \u00edntrons no crescimento n\u00e3o est\u00e1 ligado \u00e0 express\u00e3o do gene hospedeiro e foi reproduzido mesmo quando a tradu\u00e7\u00e3o do mRNA do hospedeiro foi bloqueada.\u00a0An\u00e1lises transcript\u00f4micas e gen\u00e9ticas indicam que\u00a0\u00edntrons promovem resist\u00eancia \u00e0 fome, aumentando a repress\u00e3o de genes de prote\u00ednas riboss\u00f4micas que est\u00e3o a jusante das vias TORC1 e PKA sens\u00edveis a nutrientes<\/b>.\u00a0Nossos resultados revelam fun\u00e7\u00f5es de \u00edntrons que podem ajudar a explicar sua preserva\u00e7\u00e3o evolutiva\u00b9 em genes, e descobrir mecanismos reguladores de adapta\u00e7\u00f5es celulares \u00e0 inani\u00e7\u00e3o.\u00a0[Enfase adicionada.]\n<\/blockquote>\n

Nota do tradutor \u00b9:<\/strong> Perceba que a interpreta\u00e7\u00e3o do que era lixo evolutivo agora \u00e9 a raz\u00e3o para ser “preservado” evolutivamente.<\/p>\n

O documento explica ainda:<\/p>\n

\n

Neste estudo, apresentamos o que \u00e9 – at\u00e9 onde sabemos – a primeira cole\u00e7\u00e3o completa de linhagens de leveduras, cada uma com uma dele\u00e7\u00e3o de um \u00edntron espec\u00edfico.\u00a0A an\u00e1lise desta cole\u00e7\u00e3o fornecem evid\u00eancias diretas de fun\u00e7\u00f5es globais de \u00edntrons<\/b>\u00a0que podem explicar sua preserva\u00e7\u00e3o durante a evolu\u00e7\u00e3o, independentemente da fun\u00e7\u00e3o ou express\u00e3o do gene hospedeiro do \u00edntron.<\/p>\n<\/blockquote>\n

Uma biblioteca de cepas de levedura<\/strong><\/p>\n

Os pesquisadores, liderados por Sherif Abou Elela, da Universidade de Sherbrooke, constru\u00edram sistematicamente uma biblioteca de cepas de levedura, excluindo um \u00edntron diferente de cada uma das 295 cepas.\u00a0O resultado da exclus\u00e3o de \u00edntrons foi um retardo no crescimento celular em ambientes com deple\u00e7\u00e3o de nutrientes, embora n\u00e3o tenha havido muito impacto sobre as c\u00e9lulas cujo ambiente n\u00e3o foi esgotado de nutrientes.\u00a0Elela e sua equipe determinaram que aproximadamente 90% dos \u00edntrons no genoma de\u00a0Saccharomyces<\/i>\u00a0tiveram esse resultado quando removidos.\u00a0Em suas pr\u00f3prias palavras, “conclu\u00edmos que os \u00edntrons s\u00e3o especificamente necess\u00e1rios para o crescimento na fase estacion\u00e1ria da cultura quando os nutrientes s\u00e3o esgotados”.<\/p>\n

Em sua discuss\u00e3o, eles observam:<\/p>\n

\n

N\u00f3s mostramos que os \u00edntrons afetam o crescimento celular em resposta ao esgotamento de nutrientes, independentemente da fun\u00e7\u00e3o do gene hospedeiro.\u00a0A exclus\u00e3o de um \u00fanico intr\u00e3o reduz a capacidade das c\u00e9lulas de resistirem \u00e0 deple\u00e7\u00e3o ou \u00e0 priva\u00e7\u00e3o de nutrientes (Figs. 1, 2).\u00a0Notavelmente, os \u00edntrons poderiam resgatar independentemente os defeitos causados \u200b\u200bpela dele\u00e7\u00e3o, mesmo quando sua prote\u00edna hospedeira\u00a0n\u00e3o fosse produzida (Fig. 3).\u00a0An\u00e1lises de transcriptoma indicam que os \u00edntrons promovem resist\u00eancia \u00e0 deple\u00e7\u00e3o de nutrientes inibindo um conjunto comum de genes associados \u00e0 tradu\u00e7\u00e3o e respira\u00e7\u00e3o (Fig. 5).\u00a0Esses efeitos intr\u00f4nicos parecem acoplar as vias TOR e PKA \u00e0 repress\u00e3o da biog\u00eanese do ribossomo, com base na concentra\u00e7\u00e3o de nutrientes (Fig. 6 e Dados Estendidos Fig. 10b, c).\u00a0Juntos, os dados apresentam um paradigma de fun\u00e7\u00e3o intr\u00f4nica em que a presen\u00e7a de \u00edntrons contribui diretamente para o crescimento celular de forma independente da fun\u00e7\u00e3o de seu gene hospedeiro<\/b>.<\/p>\n<\/blockquote>\n

Na mesma edi\u00e7\u00e3o da\u00a0Nature<\/i>\u00a0, uma equipe diferente, liderada pelo bi\u00f3logo de RNA David Bartel, do Massachusetts Institute of Technology, relatou 34 \u00edntrons na\u00a0Saccharomyces cerevisiae<\/i>\u00a0que \u201cse acumulam como RNAs lineares sob condi\u00e7\u00f5es de crescimento saturado ou outras tens\u00f5es que causam inibi\u00e7\u00e3o prolongada de TORC1, que \u00e9 um integrador chave da sinaliza\u00e7\u00e3o de crescimento\u201d (Morgan\u00a0et al<\/i>., 2019).\u00a0Normalmente, as c\u00e9lulas foram testadas durante o crescimento log-phase, onde a prolifera\u00e7\u00e3o celular n\u00e3o \u00e9 limitada e a divis\u00e3o ocorre a uma taxa constante.\u00a0Como isso normalmente n\u00e3o reflete a situa\u00e7\u00e3o da levedura em um ambiente natural, os pesquisadores procuraram investigar sua regula\u00e7\u00e3o g\u00eanica em um contexto diferente daquele do crescimento da fase logar\u00edtmica.\u00a0<\/span><\/p>\n

Os investigadores eliminaram um subconjunto destes intr\u00f5es do\u00a0genoma de\u00a0Saccharomyces<\/i>\u00a0utilizando CRISPR e compararam as c\u00e9lulas resultantes com c\u00e9lulas do tipo selvagem, a fim de determinar o efeito no crescimento celular.\u00a0Consistente com os resultados de Elela e seus colegas, eles descobriram que as c\u00e9lulas do tipo selvagem tiveram um bom desempenho em ambientes de deple\u00e7\u00e3o de nutrientes, mas n\u00e3o t\u00e3o bem quando havia abund\u00e2ncia de recursos.\u00a0As c\u00e9lulas alteradas (com os \u00edntrons deletados), por outro lado, tiveram um bom desempenho quando havia recursos abundantes, mas n\u00e3o quando os recursos eram escassos.<\/p>\n

Sobreviv\u00eancia em ambientes com recursos esgotados<\/strong><\/p>\n

Como os \u00edntrons promovem a sobreviv\u00eancia das c\u00e9lulas em condi\u00e7\u00f5es de recursos esgotados?\u00a0Uma possibilidade, sugerida pelos pesquisadores, \u00e9 que os spliceossomas s\u00e3o sequestrados por \u00edntrons est\u00e1veis.\u00a0Ou seja, o aparelho de spliceosome \u00e9 \u201centulhado\u201d por \u00edntrons, de tal modo que \u00e9 inibido de unir \u00edntrons rec\u00e9m-transcritos.\u00a0Os pesquisadores propuseram um modelo no qual a via TORC1, uma cascata de sinaliza\u00e7\u00e3o respons\u00e1vel por regular o crescimento de c\u00e9lulas de levedura em resposta \u00e0 disponibilidade de nutrientes, causa o ac\u00famulo de \u00edntrons em ambientes esgotados de recursos.\u00a0Isso seria uma vantagem, pois impediria que a energia fosse desperdi\u00e7ada na tentativa de crescer em ambientes onde os recursos s\u00e3o escassos.\u00a0De fato, o TORC1 j\u00e1 \u00e9 conhecido por regular, de maneira dependente de nutrientes, a express\u00e3o de prote\u00ednas riboss\u00f4micas (Li\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2006).<\/p>\n

A equipe de Elela realizou mais experimentos para sugerir que, em c\u00e9lulas com deple\u00e7\u00e3o de nutrientes, a express\u00e3o das prote\u00ednas riboss\u00f4micas necess\u00e1rias para a tradu\u00e7\u00e3o da prote\u00edna \u00e9 suprimida pelos \u00edntrons.\u00a0Isto sugere que os introns est\u00e3o inibindo o splicing<\/em> e a tradu\u00e7\u00e3o, reduzindo assim a taxa de metabolismo celular e o consumo de energia.<\/p>\n

Tudo isso faz lembrar um coment\u00e1rio do bi\u00f3logo John Mattick,\u00a0um cr\u00edtico do paradigma do DNA lixo<\/a>.\u00a0Em 2003, na\u00a0Scientific American<\/i>\u00a0(Gibbs, 2003), ele escreveu:<\/p>\n

\n

O fracasso em reconhecer todas as implica\u00e7\u00f5es disso – particularmente a possibilidade de que as sequ\u00eancias n\u00e3o codificadoras intervenientes possam estar transmitindo informa\u00e7\u00f5es paralelas na forma de mol\u00e9culas de RNA – pode muito bem ser considerado\u00a0um dos maiores erros da hist\u00f3ria da biologia molecular<\/b>.<\/p>\n<\/blockquote>\n

Bem assim.<\/p>\n

\n

Original: Evolution News<\/strong>. \u201cJunk DNA\u201d Suffers a Blow as Nature Papers Find \u201cGlobal Function\u201d for \u00edntrons in Budding Yeast. January 21, 2019.<\/p>\n

 <\/p>\n

Literatura citada<\/strong><\/p>\n

Berget, S.M., Sharp, P.A. (1977) A spliced sequence at the 5\u2032-terminus of adenovirus late mRNA.\u00a0Brookhaven Symp Biol<\/em>, 29:332-44.<\/p>\n

Berk, A.J., Sharp, P.A. (1977) Sizing and mapping of early adenovirus mRNAs by gel electrophoresis of S1 endonuclease-digested hybrids.\u00a0Cell<\/i>\u00a012(3): 721-32.<\/p>\n

Chow, L.T., Roberts, J.M., Lewis, J.B., Broker, T.R. (1977) A map of cytoplasmic RNA transcripts from lytic adenovirus type 2, determined by electron microscopy of RNA:DNA hybrids.\u00a0Cell<\/i>, 11(4): 819-36.<\/p>\n

Gibbs, W.W. (2003) The unseen genome: gems among the junk.\u00a0Scientific American<\/i>\u00a0289(5):26-33.<\/p>\n

Hooks, K. B., Delneri, D. & Grifths-Jones, S. (2014) \u00edntron evolution in Saccharomycetaceae.\u00a0Genome Biol. Evol<\/em>. 6, 2543\u20132556.<\/p>\n

Kabat, J.L., Barberan-Soler, S., McKenna, P., Clawson, H., Farrer, T., and Zahler, A.M. (2006) \u00edntronic Alternative Splicing Regulators Identified by Comparative Genomics in Nematodes.\u00a0PLoS Computational Biology<\/i>\u00a02(7):734-747.<\/p>\n

Kiss, T. and Filipowicz, W. (1995)\u00a0Genes and Development<\/i>\u00a09(11):1411-1424.<\/p>\n

Li, H., Tsang, C.K., Watkins, M., Bertram, P.G., and Zheng, X.F. (2006). Nutrient regulates Tor1 nuclear localization and association with rDNA promoter.\u00a0Nature<\/i>\u00a0442, 1058\u20131061.<\/p>\n

Morgan, J.T., Fink, G.R., and Bartel, D.P. (2019) Excited linear \u00edntrons regulate growth in yeast.\u00a0Nature<\/i>.<\/p>\n

Neuv\u00e9glise, C., Marck, C. and Gaillardin, C. (2011). The \u00edntronome of budding yeasts.\u00a0Comptes Rendus Biologies<\/i>\u00a0334:662-670.<\/p>\n

Parenteau, J.\u00a0et al.<\/i>\u00a0(2019), \u201c\u00edntrons are mediators of cell response to starvation,\u201d\u00a0Nature.<\/i><\/p>\n

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Qi, Y.\u00a0et al<\/i>\u00a0(2010) High-Throughput Sequencing of MicroRNAs in Adenovirus Type 3 Infected Human Laryngeal Epithelial Cells.\u00a0Journal of Biomedicine and Biotechnology<\/i>\u00a02010.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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