Preso Na Parábola Naturalística

Paul Nelson | Evolution News

17 de junho de 2020, 14h55

Os princípios de um coletivo [de pensamento] estranho são, se percebidos, considerados arbitrários e sua possível legitimidade como imploração de petição. A forma estranha de pensamento parece misticismo. As perguntas que ela rejeita serão freqüentemente consideradas as mais importantes, suas explicações como nada provando ou como errando o alvo, seus problemas como trivialidades freqüentemente sem importância ou sem sentido.

LUDWIK FLECK, 1935 

Quando os paradigmas entram, como devem, em um debate sobre a escolha do paradigma, seu papel é necessariamente circular. Cada grupo usa seu próprio paradigma para argumentar em defesa desse paradigma.

TS KUHN, 1970

… Um grande abismo foi colocado entre nós, de modo que aqueles que querem passar deste lado para você não podem fazê-lo, nem podem cruzar do seu lado para cá.

LUCAS 16:26

Não tente o impossível

Bom conselho, certo? Trissecar um ângulo usando apenas uma bússola e uma régua não marcada, dividindo por zero, usando seu telefone celular dentro de uma gaiola de Faraday, reanimando uma lata de arenque defumado, encontrando um apartamento com preço razoável em São Francisco… não, não, não, não, não. Nem se preocupe em tentar. 

Falando em impossibilidade, você deve ter notado um estranho ciclo que surge espontaneamente em muitos setores do debate do design inteligente. Este estranho loop – que descrevo abaixo, com exemplos detalhados deixados para outra ocasião – é filosoficamente fascinante, mas também, como outros quebra-cabeças intratáveis, uma fonte de perplexidade sem fim. Parece impossível, uma vez que alguém está preso no loop, escapar para o plano onde o progresso racional poderia ser feito.

A metáfora de um “laço estranho” é útil, mas para este quebra-cabeça em particular, prefiro outra imagem: uma parábola. A Figura 1 mostra esta seção cônica familiar, com suas partes etiquetadas. Como você deve se lembrar da geometria do ensino médio, as parábolas se estendem infinitamente ao longo de seu eixo de simetria.

Figura 1. Crédito da imagem: Melikamp / CC BY-SA.

Estenda infinitamente – no que segue, essa será a propriedade definidora a ter em mente. Considere a seguir um diálogo representativo entre um evolucionista (chame-o de Evolver) e um proponente do design inteligente (chame-o de Designer) sobre um aspecto da origem da vida: a formação prebiótica de proteínas.

Designer: A formação de proteínas a partir de aminoácidos não pode ocorrer em um ambiente prebiótico aquoso. A hidrólise vai atacar as ligações peptídicas – 

Evolver: Desculpe-me por interromper, mas não é assim que as proteínas se formam.

Designer: No modelo Oparin-Haldane – 

Evolver: Você quer dizer o espantalho Oparin-Haldane?

Designer: Mas seu “caldo orgânico fino em uma atmosfera redutora” foi o cenário prebiótico principal durante grande parte do século XX.

Evolver: Olá, estamos em 2020. O campo mudou. Existem proteínas, então usar um modelo de sopa pré-biótica para sua origem, quando já sabemos que não funciona, não pode estar certo. Você precisa abordar a via prebiótica real que ocorreu, não alguma hipótese antiga e errônea.

Designer: Tudo bem, qual é a verdadeira via prebiótica para as proteínas?

Evolver: Estamos trabalhando nisso. O ônibus da turnê está saindo, tente acompanhar.

Ok, então o que está acontecendo aqui?

Poderíamos continuar esse diálogo indefinidamente, com o Designer criticando como impraticável, ou falsa, todas as hipóteses de origens de proteínas prebióticas apresentadas pelo Evolver – e ainda assim o Evolver permanece ali, imperturbável, bocejando e verificando as mensagens em seu iPhone.

E isso porque o Evolver não está comprometido com a suficiência causal, ou verdade, de nenhuma hipótese científica específica sobre a origem das proteínas. Em vez disso, ele está empenhado em encontrar uma resposta de uma determinada forma filosófica – ou seja, que o caminho, seja o que for, ocorreu por meio de um processo físico não direcionado. Esse caminho ainda desconhecido, uma vez que seja descoberto e funcione, marcará o alcance do ponto final que define o sucesso na dimensão da origem das proteínas da pesquisa em abiogênese.

Até então? Continue procurando.

Se dissecarmos o raciocínio do Evolver, portanto, e colocarmos suas peças na bancada do laboratório, elas se parecerão com isto:

1. Existem proteínas.
2. Assim, também existe algum caminho natural da química para as proteínas.
3. A tarefa da ciência é encontrar (2), a fim de explicar (1).
4. Até que essa tarefa seja concluída, a pesquisa sobre abiogênese continua.

O que essas proposições, (1) a (4), significam para o Designer? 

Preso como um rato filosófico

Em suas discussões com o Evolver sobre a origem das proteínas (ou qualquer objeto ou sistema biológico, nesse caso), o Designer ficará preso para sempre dentro da Parábola Naturalística.

O designer está condenado à frustração perpétua, do pior tipo – absoluta impossibilidade. Nada do que ele possa dizer ao Evolver, desde que o Evolver siga consistentemente sua premissa de definição de parábola, fará a mínima diferença. Sísifo entenderia.

Lembra daquela propriedade das parábolas mencionada acima – sua extensão infinita? Suponha que inclinemos a parábola da Figura 1 de lado e a posicionemos ao lado de uma linha do tempo (Figura 2).

Figura 2.

Enquanto a Parábola Naturalística se define hoje por uma regra filosófica, podemos dizer que seu vértice temporal – seu ponto de partida na história da ciência – se situa por volta de 1859, com a publicação da Origem das Espécies de Darwin. Seu fim, entretanto, não está à vista.

Em nenhum lugar à vista – porque nenhum número finito de falsificações científicas (isto é, de hipóteses individuais para eventos como a origem de proteínas) pode refutar a regra filosófica incondicional que define a Parábola Naturalística:

As declarações da ciência devem invocar apenas coisas e processos naturais.

Assim disse a National Academy of Sciences em 1998. Esta é a regra do naturalismo metodológico (MN). MN não é uma proposição científica. É um dito a priori e, como tal, não pode ser refutado ou testado pela observação.

Agora, você pode pensar que o MN é desnecessário, ou mesmo doentio, para a prática da ciência. (Em outra ocasião, espero discutir o fato surpreendente de que muitos cientistas e filósofos ateus discordam veementemente do MN, quando o MN é proclamado como uma regra incondicional.) A Academia Nacional, no entanto, não está ouvindo você, nem os tribunais federais, nem são organizações como a American Federation of Teachers – todos os órgãos oficiais cujas atribuições incluem a definição de “ciências” para a prática acadêmica e políticas públicas, em questões como currículos, decisões de financiamento, emprego e revisão por pares.

Tudo bem: colocamos um problema sério na mesa para discussão. É muito parecido com o diálogo entre o Evolver e o Designer, apesar de seu aparente envolvimento nas mesmas questões científicas – por exemplo, como a vida começou? – não é de todo um diálogo genuíno.

É, antes, um exercício de futilidade. De um lado, o Designer se convenceu de que as evidências vão contra as hipóteses científicas apresentadas pelo Evolver e que, ao se concentrar naquele ponto – a evidência desconfirmada – o Designer está fazendo o que conta. Se ao menos eu pudesse persuadir o Evolver de que suas hipóteses não funcionam, pensa o designer, o Evolver mudará de ideia sobre a origem das proteínas e, por fim, a origem da vida. 

Pobre Designer iludido, diz o Evolver a si mesmo – ele é realmente ingênuo. Não há como escapar da parábola. Ele comanda o show.

Prospecto

Neste ponto, poderíamos olhar o que aconteceu durante a Revolução Darwiniana e, a partir daí, criar a Parábola Naturalística. Poderíamos ver alguns exemplos de como a Parábola funciona – frases comuns que dizem: “Ei, você está preso na Parábola: pare de chutar e saia”. Poderíamos fornecer as instruções de fuga da parábola. Tudo no seu devido tempo.

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Notas:

1. Ludwik Fleck, Genesis and Development of a Scientific Fact (Chicago: University of Chicago Press, 1979 [1935]), p. 109.
2. Thomas S. Kuhn, The Structure of Scientific Revolutions (Chicago: University of Chicago Press, 1970), p. 94.
3. Trisecting an angle with a compass and unmarked straight edge, and dividing by zero, are mathematical impossibilities; cell phone usage in a Faraday cage is a physical impossibility; spontaneous generation (bringing the herring back to life) is a biological impossibility; whereas finding an affordable apartment in San Francisco is not impossible at all, but only a practical nightmare which supplies grade-AAA material for musing about the inequities of life.
4. Working Group on Teaching Evolution, National Academy of Sciences, Teaching About Evolution and the Nature of Science (Washington, DC: National Academy Press, 1998), p. 42.
5. If you doubt this, ask yourself what imaginable observation would refute MN. 

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Imagem: Detalhe de Sísifo, de Ticiano, no Museu do Prado, Domínio público.

O Vírus Projetado, “Stealth Bombardeiro”, Pode Ser Uma Nova Arma Contra O Câncer Metastático

Pela Emory University | Medical Xpress

Adenovírus Ad5-3M projetado com destaque em mutações vermelhas que foram introduzidas para direcionar o vírus às células tumorais, reduzir a inflamação e evitar interações com fatores sanguíneos e células imunológicas após a administração sistêmica. Crédito: Dmitry Shayakhmetov

Muitos pesquisadores do câncer podem alegar ter criado “bombas inteligentes”. O que estava faltando é o bombardeiro stealth – um sistema de lançamento que pode escapar das defesas de radar do corpo.

Os vírus oncolíticos, ou vírus que matam preferencialmente as células cancerosas, têm sido discutidos e testados há décadas. Um vírus oncolítico contra o melanoma foi aprovado pelo FDA em 2015. Mas contra os cânceres metastáticos, eles sempre enfrentaram uma barreira avassaladora: o sistema imunológico humano, que captura rapidamente os vírus injetados no sangue e os envia para o fígado, o triturador de lixo do corpo.

Pesquisadores da Emory e da Case Western Reserve já contornaram essa barreira. Eles reprojetaram o adenovírus humano, para que o vírus não seja facilmente capturado por partes do sistema imunológico inato. Isso torna possível injetar o vírus no sangue, sem despertar uma reação inflamatória massiva.

Uma estrutura de microscopia crioeletrônica do vírus reprojetado e a capacidade do vírus de eliminar tumores disseminados em camundongos foram relatadas na Science Translational Medicine.

“O sistema imunológico inato é bastante eficiente para enviar vírus para o fígado quando eles são administrados por via intravenosa“, disse o autor principal Dmitry Shayakhmetov, Ph.D. “Por esse motivo, a maioria dos vírus oncolíticos é entregue diretamente no tumor, sem afetar as metástases. Em contraste, achamos que será possível entregar nosso vírus modificado sistemicamente em doses altas o suficiente para suprimir o crescimento do tumor – sem desencadear toxicidades sistêmicas potencialmente fatais“.

Os co-primeiros autores do artigo da Science Translational Medicine são a cientista associada da Emory Svetlana Atasheva, Ph.D. e Corey Emerson, estudante de graduação da Case Western Reserve. Shayakhmetov é professor de medicina e pediatria na Emory University School of Medicine e membro do Lowance Center for Human Imunology and Emory Vaccine Center.

Shayakhmetov trabalha há 15 anos com a bióloga estrutural Phoebe Stewart, Ph.D., professora do Departamento de Farmacologia e membro do Cleveland Center for Membrane and Structural Biology da Case Western Reserve University. Seu foco: reengenharia de adenovírus, um sistema de entrega que tem sido usado em dezenas de testes clínicos de câncer para estimular a resposta antitumoral do hospedeiro.

Os adenovírus também têm sido centrais nos estudos de terapia gênica. Shayakhmetov relembra a morte de Jesse Gelsinger em 1999, um voluntário em um ensaio clínico de terapia genética que morreu de tempestade de citocinas e falência de múltiplos órgãos relacionada a altas doses de um vetor de adenovírus distribuído na corrente sanguínea. Ele diz que esse evento o inspirou a reequipar o adenovírus, para que ele não desencadeasse uma forte reação inflamatória. Ele vê o adenovírus reprojetado como uma tecnologia de plataforma, que pode ser adaptada e customizada para muitos tipos de câncer e até mesmo para pacientes com câncer individuais como uma forma de terapia de câncer personalizada.

“Este é um novo caminho para o tratamento de cânceres metastáticos “, diz Shayakhmetov. “Você pode armá-lo com genes e proteínas que estimulam a imunidade ao câncer e pode montar o capsídeo, uma casca do vírus, como se estivesse colocando blocos de Lego.”

Uma imagem microscópica de alta resolução que mostra a estrutura do capsídeo completo do Ad5-3M, o design do vírus oncolítico modificado. Crédito: S. Atasheva et al., Science Translational Medicine (2020)

Shayakhmetov começou a trabalhar na tecnologia de vírus modificada enquanto estava na Universidade de Washington e fundou uma empresa, a AdCure Bio, para trazer uma terapia que pode salvar vidas para pacientes com doença metastática.

Em 2012, os laboratórios de Shayakhmetov e Stewart publicaram uma análise crio-EM de como o adenovírus interage com um fator hospedeiro no sangue, o fator de coagulação X, na revista Science.

“Às vezes, mesmo pequenas mudanças nas proteínas estruturais podem ser catastróficas e impedir a formação do vírus infeccioso”, diz Stewart. “Neste caso, modificamos o adenovírus em três lugares para minimizar as interações do vírus com fatores específicos do sangue. Descobrimos que o vírus ainda se monta e permanece funcional para infectar e matar células tumorais.”

Ainda é possível que uma resposta imune adaptativa de construção mais lenta se desenvolva ao vírus modificado, semelhante à observada com uma vacina. Um painel de vírus pode ser usado para administração sequencial a pacientes com câncer para estender os benefícios terapêuticos, diz Shayakhmetov.

A disseminação do adenovírus modificado (verde) através de nódulos de adenocarcinoma de pulmão humano leva à morte das células cancerosas (vermelho). Crédito: Svetlana Atasheva e Dmitry Shayakhmetov; Lowance Center for Human Imunology, Department of Pediatrics, Emory University School of Medicine

“Nosso estudo é o primeiro a mostrar que podemos modificar a ligação de IgM natural ao adenovírus. Introduzimos mutações que evitam a inativação do vírus na corrente sanguínea e sua captura nos macrófagos do fígado, o maior pool de células imunes em nosso corpo que capturam e destroem patógenos “, diz ele. “Até agora, a visão prevalecente tem sido que qualquer estrutura de repetição regular, como a casca do vírus, atrairia a ligação do anticorpo IgM natural de baixa afinidade, levando à sua inativação imediata e remoção do sangue“.

Os pesquisadores também substituíram parte do adenovírus que interage com as integrinas celulares humanas, substituindo uma sequência de outra proteína humana, a laminina-α1, que direciona o vírus às células tumorais. Emerson e Stewart obtiveram uma estrutura de microscopia crioeletrônica de alta resolução do vírus reprojetado (veja as figuras).

Quando injetadas em camundongos, altas doses de adenovírus padrão causaram danos ao fígado e morte em poucos dias, mas o vírus modificado não. O vírus modificado pode eliminar tumores disseminados de alguns, mas não de todos os camundongos enxertados com células de câncer de pulmão humano; uma resposta completa – falta de tumores detectáveis e prolongamento da sobrevivência – foi observada em cerca de trinta e cinco por cento dos animais. Os locais do tumor no pulmão foram convertidos em tecido cicatricial, descobriram os cientistas. Agora, o laboratório de Shayakhmetov está explorando abordagens para aumentar ainda mais a proporção de respondentes completos.

Na clínica, o câncer de pulmão metastático seria o tipo de câncer mais apropriado para testar um vírus oncolítico , diz Shayakhmetov. A tecnologia também pode ser aproveitada para aplicações de terapia genética.

[Ênfase adicionada]

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Mais Informações:

stm.sciencemag.org/lookup/doi/… scitranslmed.abc6659

Diário informativo: Ciência, Medicina Translacional 

Fornecido pela Emory University 

DNA Funcionalmente Irrestrito Não É Conservado

Por Cornelius Hunter | DarwinsPredictions

À medida que diferentes espécies evoluem, seus segmentos de DNA são preservados apenas se contribuírem para a aptidão do organismo. Os segmentos de DNA que não são funcionalmente restritos devem sofrer mutação e divergir ao longo do tempo. O resultado é que segmentos de DNA semelhantes, mas sem restrições funcionais, não devem ser encontrados em espécies distantes. O corolário dessa previsão é que sequências de DNA semelhantes encontradas em espécies distantes devem ser funcionalmente restritas.

Essa previsão foi falsificada em muitos exemplos de trechos de DNA funcionalmente irrestritos e altamente semelhantes que foram descobertos em espécies distantes. Por exemplo, milhares dos chamados elementos ultra-conservados (UCEs), centenas de pares de bases de comprimento, foram encontrados em uma variedade de espécies, incluindo humanos, camundongos, ratos, cães, galinhas e peixes. Na verdade, nas diferentes espécies, algumas dessas sequências são 100% idênticas. As espécies que deveriam ter evoluído independentemente por 80 milhões de anos certamente não deveriam ter segmentos de DNA idênticos. “Quase caí da cadeira”, comentou um evolucionista. (Lurie) “Não pode ser verdade” comento uma evolucionista. (Pennisi)

Os evolucionistas presumiram que essas sequências altamente preservadas devem ter uma função importante. Mas os estudos de laboratório não revelaram quaisquer efeitos significativos em ratos. Uma variedade de experimentos foi feita para determinar a função dessas sequências que a evolução supostamente preservou. Mas em muitas das regiões nenhuma função foi encontrada. Um estudo excluiu várias regiões UCE, incluindo um trecho de 731 pares de bases de DNA que foi hipotetizado para regular um gene crucial. Os evolucionistas esperavam que a remoção resultasse em letalidade ou infertilidade, mas em vez disso encontraram ratos normais e saudáveis. Meses de observação e uma bateria de testes não encontraram anormalidades ou diferenças significativas em comparação com ratos normais. (Ahituv, et. Al.) Como um dos principais pesquisadores explicou:

Para nós, foi um resultado realmente surpreendente. Esperávamos demonstrar o papel vital que esses elementos ultra-conservados desempenham, mostrando o que acontece quando eles estão ausentes. Em vez disso, nossos camundongos knockout não eram apenas viáveis e férteis, mas não apresentavam anormalidades críticas no crescimento, longevidade, patologia ou metabolismo. (Os camundongos prosperam sem sequências de DNA antigas)

Outro estudo eliminou duas regiões de DNA massivas e altamente conservadas de 1,5 milhão e 0,8 milhões de pares de bases em ratos de laboratório e, novamente, os resultados foram ratos viáveis, indistinguíveis dos ratos normais em todas as características que mediram, incluindo crescimento, funções metabólicas, longevidade e desenvolvimento geral. (Nóbrega, et. Al.) “Ficamos bastante surpresos”, explicou o pesquisador principal. (Westphal)

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Referências
Ahituv, N., Y. Zhu, A. Visel, A. Holt, V. Afzal, L. Pennacchio, E. Rubin. 2007. “Deletion of ultraconserved elements yields viable mice.” PLoS Biol 5:e234.
Lurie, Karen. 2004. “Junk DNA.” ScienCentral July 20.
“Mice thrive missing ancient DNA sequences.” 2007. ScienceDaily September 6. http://www.sciencedaily.com/releases/2007/09/070904151351.htm
Nobrega, M., Y. Zhu, I. Plajzer-Frick, V. Afzal, E. Rubin. 2004. “Megabase deletions of gene deserts result in viable mice.” Nature 431:988-993.
Pennisi, Elizabeth. 2004. “Disposable DNA puzzles researchers.” Science 304:1590-1591.

Westphal, S. 2004. “Life goes on without ‘vital’ DNA.” New Scientist June 3.

Pesquisadores Descobrem A Chave Para Perfurar Armadura De Bactérias Nocivas

Por Caitlin Sedwick, Universidade de Princeton | Phys Org

Em bactérias Gram-negativas, LPS e fosfolipídios são fabricados na membrana bacteriana interna e devem ser entregues através da parede celular para a membrana externa. A fabricação e o fornecimento de LPS para a membrana bacteriana externa são cuidadosamente balanceados em relação aos níveis de fosfolipídios porque os desequilíbrios podem ser letais para a célula. Crédito: Princeton University

As bactérias são organismos unicelulares essenciais à saúde humana, tanto em nosso meio ambiente quanto dentro de nossos próprios corpos. No entanto, certas espécies bacterianas podem nos deixar doentes.

Quando médicos suspeitam de uma doença de origem bacteriana, eles realizam testes de diagnóstico para identificar quais espécies de bactérias estão causando a doença, para que um curso de tratamento possa ser planejado. Um desses testes é chamado de coloração de Gram, em homenagem a Hans Christian Gram, que desenvolveu a técnica na década de 1880.

Gram descobriu que certas espécies bacterianas, as chamadas bactérias “Gram-negativas”, eliminava um corante roxo que ele estava usando para ajudar a visualizar os micróbios em seu microscópio. Os cientistas finalmente descobriram que as bactérias Gram-negativas resistem à absorção de corante porque estão envolvidas no que é, essencialmente, uma armadura microbiana: sua membrana celular vulnerável é protegida por uma camada de açúcares fortemente empacotados chamada parede celular, e além disso, uma membrana externa especializada.

“Entender como as bactérias constroem essa barreira é um passo importante nas estratégias de engenharia para contorná-la“, disse Thomas Silhavy, professor de Biologia Molecular da Warner-Lambert Parke-Davis e autor sênior de dois novos artigos que investigam a membrana externa, um no periódico Proceedings of National Academy of Sciences e outro no periódico Trends in Microbiology.

Um dos principais componentes da membrana externa é uma molécula única chamada lipopolissacarídeo (LPS), que cobre a superfície da célula. “O LPS ajuda a aumentar a resistência mecânica do envelope de células Gram-negativas e também forma um revestimento de superfície que impede que moléculas tóxicas, incluindo certos antibióticos, entrem na célula“, disse Randi Guest, pesquisador associado de pós-doutorado no laboratório Silhavy, palestrante em biologia molecular e principal autor do artigo Trends.

O LPS é uma toxina notoriamente potente que pode causar doenças graves quando é liberado da membrana bacteriana externa ou secretado pela célula.

“A quantidade de LPS produzida pela célula é cuidadosamente controlada, pois muito pouco LPS pode levar à ruptura da célula, enquanto muito LPS, especialmente se não for devidamente montado, é tóxico“, disse Guest. “Nós revisamos estudos de três proteínas essenciais da membrana que monitoram não apenas a biossíntese de LPS dentro da célula, mas também o transporte e montagem adequada na superfície da célula.”

Como Guest e seus colegas discutem em seu artigo, a construção da membrana bacteriana externa representa um problema complexo para as bactérias porque o LPS potencialmente perigoso, feito dentro da célula, deve ser transportado através da parede celular para alcançar a membrana externa. Além disso, esses processos devem ser contrabalançados com a fabricação e o transporte dos outros componentes da membrana, que nas bactérias Gram-negativas é composta principalmente por uma classe de moléculas denominadas fosfolipídios.

“Um antigo mistério no campo é como os fosfolipídios são transportados para a membrana externa“, disse Silhavy. Uma ideia é que os fosfolipídios podem fluir passivamente para frente e para trás entre a membrana celular interna da bactéria e sua membrana externa nas zonas de contato, mas essa ideia é altamente controversa.

Uma nova pesquisa do grupo de Silhavy fornece suporte para a ideia de que existe um modo de transporte passivo.

Jackie Grimm, então um estudante graduado no laboratório de Silhavy, junto com Handuo Shi, um estudante graduado no laboratório de KC Huang em Stanford, liderou um esforço para identificar proteínas envolvidas no tráfego de fosfolipídios entre as membranas interna e externa. Para seus estudos, os colegas usaram bactérias com uma mutação que aumenta a taxa de fluxo de fosfolipídios da membrana interna para a externa. Quando são privadas de nutrientes, essas bactérias sofrem encolhimento e ruptura da membrana interna, seguido de morte celular, porque são incapazes de fazer novos fosfolipídios para a membrana interna para repor os perdidos na membrana externa. Os autores introduziram mutações adicionais nessas bactérias e, em seguida, procuraram genes que, quando mutados, afetam a rapidez com que as bactérias morrem após a retirada de nutrientes.

“Usamos o sequenciamento de última geração para rastrear genes envolvidos neste processo e descobrimos que a interrupção do gene yhdP retardou o transporte de fosfolipídios“, disse Silhavy.

Embora seus dados indiquem que a proteína codificada por yhdP está envolvida no transporte de fosfolipídios entre a membrana celular interna e a membrana externa, Grimm, Shi e seus colegas observaram que ainda não está claro como a proteína YhdP funciona para afetar esse processo. Uma pista potencial pode ser encontrada em sua similaridade prevista com outras proteínas cuja função já é conhecida. Uma delas é uma proteína de mamífero que forma um canal que transporta fosfolipídios através das membranas.

“Isso sugere que o YhdP pode formar um canal hidrofóbico entre a membrana interna e externa através da qual fluem os fosfolipídios“, observou Silhavy.

“Silhavy e colegas fornecem os dados mais sólidos até o momento para identificar como os fosfolipídios são transportados entre as membranas nas bactérias, uma questão indescritível por décadas em nosso campo“, disse M. Stephen Trent, Distinto Professor de Doenças Infecciosas da Universidade da Geórgia, que foi não envolvido no trabalho.

“Eles apresentam um forte argumento com a genética e a biofísica de que uma proteína de função desconhecida, YhdP, afeta um processo de transporte rápido de fosfolipídios entre as membranas. Será realmente interessante estudar o papel do YhdP no transporte de fosfolipídios no futuro.”

[Ênfase adicionada]

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Mais informações: Jacqueline Grimm et al, The inner membrane protein YhdP modulates the rate of anterograde phospholipid flow in Escherichia coli, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2015556117
Diário informativo: Proceedings of the National Academy of Sciences

Como Os Processos Celulares Reúnem E Descartam Proteínas Danificadas

Por Eric Strieter, Universidade de Massachusetts Amherst | Phys Org

Em um novo artigo com resultados que o autor sênior Eric Strieter, da Universidade de Massachusetts Amherst, chama de “incrivelmente surpreendente“, ele e seu grupo de laboratório de química relataram que descobriram como uma enzima conhecida como UCH37 regula o sistema de gerenciamento de resíduos de uma célula.

Strieter diz: “Levamos oito anos para descobrir isso e estou muito orgulhoso desse trabalho. Tivemos que desenvolver muitos métodos e ferramentas novos para entender o que essa enzima está fazendo.”

Como ele explica, uma protease muito grande chamada proteassoma é responsável por degradar a grande maioria das proteínas em uma célula; pode ser feita de até 40 proteínas. Já se sabe há mais de 20 anos que a UCH37 é uma das enzimas regulatórias que se associam ao proteassoma, acrescenta, “mas ninguém entendia o que estava fazendo“.

Acontece que o ponto crucial de todo o processo, acrescenta, é o quão complicadas podem ser as modificações em uma pequena proteína chamada ubiquitina. “Além de modificar outras proteínas, a ubiquitina se modifica, resultando em uma ampla gama de cadeias. Algumas dessas cadeias podem ter ramificações extensas. Descobrimos que o UCH37 remove pontos de ramificação das cadeias, permitindo que a degradação prossiga.”

Escrevendo esta semana na Molecular Cell, ele e o primeiro autor e Ph.D. O candidato Kirandeep Deol, que liderou e conduziu os experimentos, com os co-autores Sean Crowe, Jiale Du, Heather Bisbee e Robert Guenette, discutem como eles responderam à pergunta. O trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais do NIH.

Esse avanço pode levar a um novo tratamento contra o câncer, diz Strieter, porque as células cancerosas precisam do proteassoma para crescer e proliferar. “Muitas células cancerosas são essencialmente dependentes da função do proteassoma“, ressalta. “Suas células produzem proteínas em uma taxa tão rápida que erros são cometidos e, se eles não forem eliminados, as células não podem funcionar. Como o UCH37 ajuda a eliminar as proteínas, pode ser um alvo terapêutico útil para adicionar aos inibidores de proteassoma que já tiveram sucesso na clínica.”

Para começar seu processo de anos, Strieter diz, “tivemos que encontrar uma maneira de gerar uma grande variedade de cadeias de ubiquitina que representassem a diversidade potencial em uma célula. Usar essa nova biblioteca de cadeias de ubiquitina nos permitiu interrogar a atividade da UCH37 em um ambiente controlado. Essa série de experimentos nos deu a primeira pista de que essa enzima estava fazendo algo único.”

Outro novo método desenvolvido por eles usa espectrometria de massa para caracterizar a arquitetura das cadeias de ubiquitina em misturas complexas. “Isso nos permitiu ver que a atividade que descobrimos com nossa biblioteca de substratos também estava presente em uma mistura mais heterogênea“, diz Strieter. Finalmente, os químicos usaram a ferramenta de edição do gene CRISPR para remover o UCH37 das células para medir o impacto do UCH37 na degradação mediada por proteassoma in vitro e nas células.

Essa técnica trouxe mais uma surpresa. “Em vez de agir como esperado e se opor ao processo de degradação, descobriu-se que o UCH37 estava removendo pontos de ramificação das cadeias de ubiquitina para ajudar a degradar as proteínas“, disse Strieter. “Você poderia pensar que removendo o sinal de degradação essa degradação seria prejudicada“, acrescenta ele, “mas não funcionou dessa maneira.”

Em experiências futuras, Strieter e colegas esperam explorar ainda mais o processo de degradação e aprender mais detalhadamente como o UCH37 consegue regular a função celular.

[Ênfase adicionada]

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Mais informações: Kirandeep K. Deol et al, Proteasome-Bound UCH37 / UCHL5 Debranches Ubiquitin Chains to Promover Degradation, Molecular Cell (2020). DOI: 10.1016 / j.molcel.2020.10.017

Informação do diário: Molecular Cell

Imprimindo Teias De Plástico Para Proteger As Telas Dos Celulares Do Futuro

Pela Polytechnique Montréal | Phys Org

As teias de policarbonato sintetizadas usando manufatura aditiva absorvem até 96% da energia de impacto. Crédito: Shibo Zou

Uma equipe da Polytechnique Montréal demonstrou recentemente que um tecido projetado com manufatura aditiva absorve até 96% da energia de impacto – tudo sem quebrar. A revista Cell Reports Physical Science publicou recentemente um artigo com detalhes sobre essa inovação, que abre caminho para a criação de revestimentos plásticos inquebráveis.

O conceito e a pesquisa que o acompanha revelados no artigo são relativamente simples. Os professores Frédérick Gosselin e Daniel Therriault, do Departamento de Engenharia Mecânica da Politécnica de Montreal, junto com o estudante de doutorado Shibo Zou, queriam demonstrar como a teia de plástico pode ser incorporada a um painel de vidro para evitar que se estilhace com o impacto.

Parece um conceito bastante simples, mas uma reflexão mais aprofundada revela que não há nada simples nessa teia de plástico.

O design dos pesquisadores foi inspirado em teias de aranha e suas propriedades surpreendentes. “Uma teia de aranha pode resistir ao impacto de um inseto colidindo com ela, devido à sua capacidade de se deformar por meio de ligações de sacrifício no nível molecular, dentro das próprias proteínas da seda“, explica o professor Gosselin. “Fomos inspirados por esta propriedade em nossa abordagem.”

Biomimética via impressão 3-D

Os pesquisadores usaram policarbonato para alcançar seus resultados; quando aquecido, o policarbonato torna-se viscoso como o mel. Usando uma impressora 3-D, a equipe do professor Gosselin aproveitou essa propriedade para “tecer” uma série de fibras com menos de 2 mm de espessura e, em seguida, repetiu o processo imprimindo uma nova série de fibras perpendicularmente, movendo-se rapidamente, antes que toda a teia se solidificasse.

Acontece que a mágica está no próprio processo – é aí que o produto final adquire suas propriedades principais.

Conforme é lentamente extrudado pela impressora 3-D para formar uma fibra, o plástico derretido cria círculos que formam uma série de voltas. “Depois de endurecidos, esses laços se transformam em elos de sacrifício que dão à fibra força adicional. Quando ocorre o impacto, esses elos de sacrifício absorvem energia e se quebram para manter a integridade geral da fibra – semelhante às proteínas da seda“, explica o pesquisador Gosselin.

Em artigo publicado em 2015, a equipe do professor Gosselin demonstrou os princípios por trás da fabricação dessas fibras. O último artigo da Cell Reports Physical Science revela como essas fibras se comportam quando entrelaçadas para tomar a forma de uma teia.

O autor principal do estudo, Shibo Zou, aproveitou a oportunidade para ilustrar como essa teia poderia se comportar quando localizada dentro de uma tela de proteção. Depois de embutir uma série de teias em placas de resina transparente, ele conduziu testes de impacto. O resultado? Wafers de plástico dispersaram até 96% da energia de impacto sem quebrar. Em vez de rachar, eles se deformam em certos lugares, preservando a integridade geral dos wafers.

De acordo com o professor Gosselin, essa inovação inspirada na natureza pode levar à fabricação de um novo tipo de vidro à prova de bala ou à produção de telas protetoras de smartphones de plástico mais duráveis. “Também poderia ser usado na aeronáutica como revestimento protetor para motores de aeronaves”, observa o professor Gosselin. Nesse ínterim, ele certamente pretende explorar as possibilidades que essa abordagem pode abrir para ele.

[Ênfase adicionada]

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Mais informações:

Shibo Zou et al, Spiderweb-Inspired, Transparent, Impact-Absorbing Composite, Cell Reports Physical Science (2020). DOI: 10.1016 / j.xcrp.2020.100240

Os Humanos Nascem Com Cérebros “Pré-Programados” Para Ver Palavras

Por Science Daily | Universidade Estadual de Ohio

22 de outubro de 2020

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Mãe lendo para criança (imagem de estoque).

Crédito: © fizkes / stock.adobe.com

Os humanos nascem com uma parte do cérebro pré-programada para ser receptiva a ver palavras e letras, criando o cenário no nascimento para as pessoas aprenderem a ler, sugere um novo estudo.

Analisando varreduras cerebrais de recém-nascidos, os pesquisadores descobriram que esta parte do cérebro – chamada de “área de forma visual de palavras” (VWFA) – está conectada à rede de linguagem do cérebro.

“Isso torna um terreno fértil para desenvolver uma sensibilidade às palavras visuais – mesmo antes de qualquer exposição à linguagem“, disse Zeynep Saygin, autor sênior do estudo e professor assistente de psicologia na The Ohio State University.

O VWFA é especializado em leitura apenas para indivíduos alfabetizados. Alguns pesquisadores levantaram a hipótese de que pré-leitura VWFA começa sendo igual a outras partes do córtex visual que são sensíveis a ver rostos, cenas ou outros objetos, e só se torna seletivo para palavras e letras conforme as crianças aprendem a ler ou pelo menos à medida que aprendem a língua.

“Descobrimos que não é verdade. Mesmo no nascimento, o VWFA está mais conectado funcionalmente à rede de linguagem do cérebro do que a outras áreas“, disse Saygin. “É uma descoberta incrivelmente excitante.”

Saygin, que é membro do corpo docente do Programa de Lesões Cerebral Crônicas do Estado de Ohio, conduziu o estudo com os alunos de graduação Jin Li e Heather Hansen e o professor assistente David Osher, todos em psicologia no Estado de Ohio. Seus resultados foram publicados hoje na revista Scientific Reports.

Os pesquisadores analisaram imagens de fMRI do cérebro de 40 recém-nascidos, todos com menos de uma semana de idade, que faziam parte do Projeto Developing Human Connectome. Eles os compararam a exames semelhantes de 40 adultos que participaram do Projeto Conectoma Humano separado.

O VWFA está próximo a outra parte do córtex visual que processa rostos, e era razoável acreditar que não havia nenhuma diferença nessas partes do cérebro em recém-nascidos, disse Saygin.

Como objetos visuais, os rostos têm algumas das mesmas propriedades das palavras, como a necessidade de alta resolução espacial para que os humanos os vejam corretamente.

Mas os pesquisadores descobriram que, mesmo em recém-nascidos, o VWFA era diferente da parte do córtex visual que reconhece rostos, principalmente por causa de sua conexão funcional com a parte de processamento de linguagem do cérebro.

“O VWFA é especializado em ver palavras antes mesmo de sermos expostos a elas“, disse Saygin.

“É interessante pensar sobre como e por que nossos cérebros desenvolvem módulos funcionais que são sensíveis a coisas específicas como rostos, objetos e palavras“, disse Li, que é o principal autor do estudo.

“Nosso estudo realmente enfatizou o papel de já ter conexões cerebrais no nascimento para ajudar a desenvolver a especialização funcional, mesmo para uma categoria dependente de experiência como a leitura.”

O estudo encontrou algumas diferenças no VWFA em recém-nascidos e adultos.

“Nossas descobertas sugerem que é provável que haja mais refinamento no VWFA conforme os bebês amadurecem“, disse Saygin.

“A experiência com a linguagem falada e escrita provavelmente fortalecerá as conexões com aspectos específicos do circuito linguístico e diferenciará ainda mais a função desta região de suas vizinhas conforme uma pessoa se alfabetiza.”

O laboratório de Saygin no estado de Ohio está atualmente escaneando os cérebros de crianças de 3 e 4 anos para aprender mais sobre o que o VWFA faz antes que as crianças aprendam a ler e a quais propriedades visuais a região responde.

O objetivo é aprender como o cérebro se torna um cérebro de leitura, disse ela. Aprender mais sobre a variabilidade individual pode ajudar os pesquisadores a entender as diferenças no comportamento de leitura e pode ser útil no estudo da dislexia e outros transtornos do desenvolvimento.

“Saber o que esta região está fazendo nesta idade nos dirá um pouco mais sobre como o cérebro humano pode desenvolver a habilidade de ler e o que pode dar errado“, disse Saygin. “É importante monitorar como essa região do cérebro se torna cada vez mais especializada.”

A pesquisa foi apoiada em parte pela Alfred P. Sloan Foundation. As análises foram concluídas usando o Ohio Supercomputer Center.

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Referência do jornal:

1. Jin Li, David E. Osher, Heather A. Hansen, Zeynep M. Saygin. Innate connectivity patterns drive the development of the visual word form area. Scientific Reports, 2020; 10 (1) DOI: 10.1038/s41598-020-75015-7