{"id":5182,"date":"2019-02-02T07:40:01","date_gmt":"2019-02-02T09:40:01","guid":{"rendered":"http:\/\/tdibrasil.org\/?p=5182"},"modified":"2019-02-02T07:40:01","modified_gmt":"2019-02-02T09:40:01","slug":"o-codigo-das-histonas-um-desafio-para-a-evolucao-uma-inferencia-para-o-design","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/tdibrasil.org\/index.php\/2019\/02\/02\/o-codigo-das-histonas-um-desafio-para-a-evolucao-uma-inferencia-para-o-design\/","title":{"rendered":"O C\u00f3digo das Histonas: Um Desafio para a Evolu\u00e7\u00e3o, Uma Infer\u00eancia para o Design"},"content":{"rendered":"
\"\"
Ilustra\u00e7\u00e3o da cadeia de DNA enrolada em histonas \/ \u00a9<\/a><\/center><\/figcaption><\/figure>\n
\n

Por Evolution News<\/strong>\u00a0(adaptado)<\/em><\/span><\/p>\n

Descobertas ao longo das \u00faltimas duas d\u00e9cadas serviram para sublinhar a tese de que os sistemas biol\u00f3gicos s\u00e3o repletos de conte\u00fado de informa\u00e7\u00e3o complexa e especificada, mesmo al\u00e9m da sequ\u00eancia de pares de bases ao longo do esqueleto de a\u00e7\u00facar-fosfato da mol\u00e9cula de DNA.\u00a0No entanto, a informa\u00e7\u00e3o \u00e9 precisamente o tipo de fen\u00f4meno que, em todos os outros campos da experi\u00eancia, \u00e9 habitualmente associado \u00e0 atividade de uma mente consciente, uma causa inteligente.<\/p>\n

Considere o c\u00f3digo das histonas e suas implica\u00e7\u00f5es no design.\u00a0O que se segue n\u00e3o \u00e9 nem a ponta do iceberg.\u00a0Muito mais detalhes poderiam ser dados, mas vamos come\u00e7ar por aqui.<\/p>\n

Organizando e\u00a0 Empacotando o DNA<\/strong><\/p>\n

As histonas s\u00e3o respons\u00e1veis \u200b\u200bpor organizar e empacotar o DNA de um n\u00facleo celular em unidades estruturais conhecidas como nucleossomas.\u00a0Eles funcionam como carret\u00e9is em torno dos quais o DNA da c\u00e9lula se enrola, desse modo compactando muito o DNA cromoss\u00f4mico.\u00a0O complexo DNA-prote\u00edna resultante \u00e9 chamado cromatina.\u00a0Duas de cada das histonas H2A, H2B, H3 e H4 formam um oct\u00e2mero de histonas que envolve cerca de 1,7 voltas de DNA (aproximadamente 146 pares de bases).\u00a0Um segmento de DNA enrolado em torno deste oct\u00e2mero, mais uma sequ\u00eancia de linkers (de aproximadamente 53 pares de bases), forma a unidade b\u00e1sica do empacotamento de DNA, o nucleossomo.<\/p>\n

As histonas podem sofrer modifica\u00e7\u00f5es p\u00f3s-tradu\u00e7\u00e3o que influenciam sua intera\u00e7\u00e3o com as prote\u00ednas e o DNA.\u00a0Caudas longas se estendem das histonas do nucleossoma, que podem sofrer modifica\u00e7\u00e3o covalente.\u00a0Estes incluem metila\u00e7\u00e3o (Moore\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2013; Luo\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2018), acetila\u00e7\u00e3o (Eberharter e Becker, 2002; Gorisch\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2005; Nicolas\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2018), fosforila\u00e7\u00e3o (Banerjee e Chakravarti, 2011; Sawicka e Seiser, 2014) e ubiquitina\u00e7\u00e3o (Cao e Yan, 2012; Meas e Mao, 2015).<\/p>\n

As histonas fazem muito mais do que simplesmente fornecer suporte estrutural para o DNA.\u00a0\u00c9 bem conhecido que as histonas est\u00e3o intimamente envolvidas na regula\u00e7\u00e3o da express\u00e3o g\u00eanica.\u00a0Isto \u00e9 conseguido pela adi\u00e7\u00e3o de grupos metila a res\u00edduos de histona por enzimas conhecidas como metiltransferases de histona, ou por acetila\u00e7\u00e3o e desacetila\u00e7\u00e3o de res\u00edduos de lisina dentro da extremidade N-terminal que se projeta a partir do n\u00facleo de histona do nucleossoma (realizado por histona acetiltransferases e histona desacetilases).\u00a0Combina\u00e7\u00f5es dessas modifica\u00e7\u00f5es constituem o chamado \u201cc\u00f3digo de histonas\u201d<\/strong><\/span> (Jenuwein e Allis, 2001; Sarma e Reinberg, 2005; Bannister e Kouzarides, 2011; Rothbart e Strahl, 2014; Janssen\u00a0e cols.<\/i>., 2017).\u00a0A modifica\u00e7\u00e3o covalente das mol\u00e9culas de histona \u00e9 din\u00e2mica, uma vez que as marcas s\u00e3o constantemente adicionadas e removidas.\u00a0Como j\u00e1 foi dito na literatura, \u201ca natureza combinat\u00f3ria das modifica\u00e7\u00f5es do terminal amino das histonas revela um ‘c\u00f3digo de histonas’ que amplia consideravelmente o potencial de informa\u00e7\u00e3o do c\u00f3digo gen\u00e9tico\u201d (Jenuwein e Allis, 2001).<\/p>\n

Escritoras e leitoras de c\u00f3digo<\/strong><\/p>\n

N\u00e3o \u00e9 de surpreender que esses padr\u00f5es de modifica\u00e7\u00e3o de histonas sejam conhecidos como \u201cc\u00f3digo de histonas\u201d, pois a combina\u00e7\u00e3o de modifica\u00e7\u00f5es de histonas constitui um sistema de linguagem, quase da mesma maneira que o c\u00f3digo gen\u00e9tico constitui um sistema de linguagem.\u00a0De fato, o n\u00famero de modifica\u00e7\u00f5es distintas que s\u00e3o poss\u00edveis em um nucleossomo individual \u00e9 gigantesco.\u00a0Literalmente milhares de combina\u00e7\u00f5es podem existir, mesmo quando consideramos o fato de que algumas modifica\u00e7\u00f5es s\u00e3o mutuamente exclusivas (por exemplo, uma lisina n\u00e3o pode ser metilada e acetilada ao mesmo tempo) e que outras marcas s\u00e3o adicionadas juntas como um conjunto.\u00a0Marca\u00e7\u00f5es podem sinalizar quando e como um gene deve ser expresso;\u00a0ou que a cromatina foi danificada e necessita de reparo;\u00a0ou que um trecho de cromatina foi recentemente replicado.\u00a0<\/span><\/p>\n

Esses c\u00f3digos s\u00e3o lidos por uma combina\u00e7\u00e3o de mol\u00e9culas que s\u00e3o conhecidas coletivamente como um “complexo leitor de c\u00f3digo” (Pena\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2006).\u00a0O complexo leitor de c\u00f3digo compreende uma s\u00e9rie de m\u00f3dulos que reconhecem uma modifica\u00e7\u00e3o espec\u00edfica de histonas.\u00a0Quando o complexo encontra v\u00e1rias das diferentes marcas de histonas que reconhece, ele se liga firmemente.\u00a0Isto resulta em combina\u00e7\u00f5es de marca\u00e7\u00f5es em complexos de prote\u00edna atraindo cromatina que executam a resposta biol\u00f3gica apropriada.<\/p>\n

Ap\u00f3s a \u201cescrita\u201d de uma marca em um ou alguns nucleossomas, a enzima \u201ccodificadora\u201d funciona em conjunto com uma prote\u00edna \u201cleitora de c\u00f3digo\u201d que est\u00e1 presente no mesmo complexo proteico.\u00a0Essa prote\u00edna reconhece a marca e se liga fortemente ao nucleossomo modificado, posicionando sua enzima escritora anexada pr\u00f3xima ao nucleossomo adjacente.\u00a0Desta forma, a marca \u00e9 espalhada de uma forma continua ao longo do cromossoma (Leschziner\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2007).\u00a0O complexo de prote\u00ednas respons\u00e1vel pela leitura e escrita provavelmente possui m\u00faltiplos leitores e escritores e pode facilitar a dissemina\u00e7\u00e3o de m\u00faltiplas modifica\u00e7\u00f5es no nucleossomo.\u00a0<\/span><\/p>\n

Note que para este mecanismo funcionar, o leitor tem que reconhecer a marca produzida pelo escritor.\u00a0Al\u00e9m disso, muitas vezes esses complexos leitor-escritor tamb\u00e9m possuem uma prote\u00edna de remodela\u00e7\u00e3o da cromatina dependente de ATP, que trabalha em colabora\u00e7\u00e3o com o leitura e escrita para descondensar ou condensar a cromatina (necess\u00e1ria para silenciar ou express\u00e3o g\u00eanica, respectivamente) \u00e0 medida que o leitura avan\u00e7a.<\/p>\n

Evitando Confus\u00e3o de Interfer\u00eancia entre os Dom\u00ednios de Cromatina<\/strong><\/span><\/p>\n

A fim de evitar a interfer\u00eancia entre os dom\u00ednios adjacentes da cromatina, existem sequ\u00eancias de DNA que servem como uma barreira entre os dom\u00ednios da cromatina.\u00a0V\u00e1rios deles foram identificados por meio de t\u00e9cnicas de engenharia gen\u00e9tica que podem adicionar ou excluir sequ\u00eancias de DNA de ou a partir de cromossomos.\u00a0Por exemplo, nas hem\u00e1cias, o locus da \u03b2-globina (encontrado em cromatina descondensada ou ativada) \u00e9 separado de uma regi\u00e3o adjacente de cromatina condensada (silenciada) por uma sequ\u00eancia chamada HS4 (Chung, 1993; Prioleau\u00a0et al<\/i>\u00a0., 1999). A elimina\u00e7\u00e3o desta sequ\u00eancia resulta na invas\u00e3o do locus da \u03b2-globina pela cromatina condensada.\u00a0O resultado \u00e9 catastr\u00f3fico, pois os genes da globina n\u00e3o s\u00e3o bem expressos e os indiv\u00edduos portadores dessa dele\u00e7\u00e3o sofrem de anemia severa.<\/p>\n

O exame da sequ\u00eancia de barreira de HS4 revelou que possui um aglomerado de locais de liga\u00e7\u00e3o para as enzimas histona acetilase (Mutskov\u00a0et al<\/i>\u00a0., 2002).\u00a0Uma vez que uma cadeia lateral de lisina n\u00e3o pode ser tanto acetilada como metilada, a histona acetilases e a histona desacetilases s\u00e3o os principais candidatos para a cria\u00e7\u00e3o de barreiras de DNA que inibem a dissemina\u00e7\u00e3o de cromatina condensada ou n\u00e3o condensada.<\/p>\n

O c\u00f3digo das histonas \u00e9 melhor explicado pela evolu\u00e7\u00e3o ou pelo design?<\/strong><\/p>\n

Mesmo uma busca cuidadosa n\u00e3o encontra tentativas de articular um poss\u00edvel cen\u00e1rio evolutivo para explicar as origens do c\u00f3digo das histonas.\u00a0Que tal cen\u00e1rio possa existir \u00e9 duvidoso.\u00a0Sempre que descobrimos sistemas ricos em informa\u00e7\u00e3o ou de linguagem, o espa\u00e7o de busca \u00e9 muito vasto para ser amostrado no tempo dispon\u00edvel na hist\u00f3ria da vida.\u00a0Pelo contr\u00e1rio, os processos moleculares discutidos aqui mostram todas as evid\u00eancias de intencionalidade e delineamento e planejamento deliberados.\u00a0Al\u00e9m disso, esses sistemas mostram indicadores de serem irredutivelmente complexos.\u00a0Por exemplo, n\u00e3o h\u00e1 muita utilidade em ter um mecanismo de \u201cescrita\u201d dessas marcas nos nucleossomos a menos que haja simultaneamente um mecanismo para \u201cl\u00ea-las\u201d.\u00a0Este sistema de codifica\u00e7\u00e3o de histonas deve, al\u00e9m disso,\u00a0evoluir simultaneamente com sequ\u00eancias isolantes ou de barreira para evitar a interfer\u00eancia indesejada e confuso entre dom\u00ednios de cromatina adjacentes como descrita na se\u00e7\u00e3o anterior.<\/p>\n

No entanto, h\u00e1 ainda outro problema colocado pelo c\u00f3digo de histonas para relatos evolucion\u00e1rios de sua origem e esse \u00e9 um paradoxo de co-depend\u00eancia, mais conhecido popularmente como o problema do \u201covo ou galinha\u201d.\u00a0Como afirmado acima, o in\u00edcio da express\u00e3o g\u00eanica depende de modifica\u00e7\u00f5es espec\u00edficas nas extremidades das histonas.\u00a0No entanto, essas modifica\u00e7\u00f5es nas extremidades s\u00e3o, elas pr\u00f3prias, o resultado da determina\u00e7\u00e3o de express\u00e3o g\u00eanica que dependiam do c\u00f3digo das histonas.\u00a0Em um cen\u00e1rio evolutivo, parece imposs\u00edvel que tal caso de circularidade causal possa ter surgido por meio de ligeiras modifica\u00e7\u00f5es sucessivas.\u00a0A infer\u00eancia para o design, em suma, parece forte.<\/p>\n

\n

Original:<\/strong> Evolution News. Histone Code: A Challenge to Evolution, an Inference to Design<\/a>. February 1, 2019.<\/p>\n

Refer\u00eancias<\/strong><\/p>\n

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