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Bactérias Intestinais Que “Falam” Com Células Humanas Podem Levar A Novos Tratamentos.

Por Science Daily

[Obs: Texto adaptado – Imagem do Science Daily]

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Data: 30 de agosto de 2017

Fonte: Universidade Rockefeller

Resumo: Cientistas desenvolveram um método para engenharia genética de bactérias intestinais, para produzir moléculas que têm o potencial de tratar certos distúrbios, alterando o metabolismo humano.

 


 

Temos uma relação simbiótica com os trilhões de bactérias que vivem em nossos corpos – elas nos ajudam, nós as ajudamos. Acontece que eles até falam o mesmo idioma. E novas pesquisas da Universidade Rockefeller e da Icahn School of Medicine no Mt. Sinai, sugerem que essas coisas comumente descobertas, podem abrir a porta para a flora intestinal “projetada” que pode ter efeitos terapeuticamente benéficos contra doenças.

Nós chamamos isso de mimetismo“, diz Sean Brady, diretor do Laboratório de Moléculas Pequenas Codificadas Geneticamente da Universidade Rockefeller [Rockefeller University’s Laboratory of Genetically Encoded Small Molecules], onde a pesquisa foi conduzida. O avanço foi descrito em um artigo publicado nesta semana na revista Nature.

Em uma “descoberta de *cano duplo (*arma)”, Brady e o co-investigador Louis Cohen descobriram que bactérias intestinais e células humanas, embora tenham muitas diferenças, falam aquilo que é basicamente a mesma linguagem química, com base em moléculas chamadas ligantes[ligandos]. Com base nisso, eles desenvolveram um método para engenharia genética das bactérias para produzir moléculas que têm o potencial de tratar certos distúrbios, alterando o metabolismo humano. Em um teste de seu sistema em camundongos, a introdução de bactérias intestinais modificadas levou a níveis reduzidos de glicose no sangue e outras alterações metabólicas nos animais.

Empreendimento molecular

O método envolve a relação de bloqueio e chave dos ligantes, que se ligam aos receptores nas membranas das células humanas para produzir efeitos biológicos específicos. Neste caso, as moléculas derivadas de bactérias estão imitando ligantes humanos que se ligam a uma classe de receptores conhecidos como GPCRs, para receptores acoplados à proteína G.

Muitos dos GPCRs estão relacionados a doenças metabólicas, diz Brady, e são os alvos mais comuns da terapia medicamentosa. E eles estão convenientemente presentes no trato gastrointestinal, onde as bactérias intestinais também são encontradas. “Se você vai falar com bactérias“, diz Brady, “você vai conversar com elas ali mesmo“. (As bactérias intestinais são parte do microbioma, a maior comunidade de micróbios que existem no e dentro do corpo humano).

Em seu trabalho, Cohen e Brady manipularam bactérias intestinais para produzir ligandos específicos, N-acil amidas, que se ligam a um receptor humano específico, GPR 119, que é conhecido por estar envolvido na regulação da glicose e do apetite, e já foi um alvo terapêutico para o tratamento de diabetes e obesidade. Os ligantes bacterianos que criaram revelaram-se quase idênticos estruturalmente aos ligantes humanos, diz Cohen, professor assistente de gastroenterologia na Icahn School of Medicine no Mt. Sinai.

Manipulando o sistema

Entre as vantagens de trabalhar com bactérias, diz Cohen, que passou cinco anos no laboratório de Brady como parte do Programa de Estudantes Clínicos da Rockefeller, é que seus genes são mais fáceis de manipular do que os genes humanos e já se sabe muito sobre eles. “Todos os genes para todas as bactérias dentro de nós foram sequenciados em algum momento“, diz ele.

Em projetos anteriores, pesquisadores do laboratório de Brady extraíram micróbios do solo em busca de agentes terapêuticos naturais. Neste caso, Cohen começou com amostras de fezes humanas em sua busca de bactérias intestinais com DNA que ele poderia criar. Quando as encontrou, ele os clonou e os embalou dentro da bactéria E. coli, que é fácil de cultivar. Ele poderia então ver quais moléculas as cepas de E. coli geradas estavam fazendo.

Embora sejam o produto de microorganismos não humanos, Brady diz que é um erro pensar nos ligandos bacterianos que criam no laboratório como estrangeiros. “A maior mudança de pensamento neste campo nos últimos 20 anos é que nossa relação com essas bactérias não é antagônica“, diz ele. “Elas são uma parte da nossa fisiologia. O que estamos fazendo é explorar o sistema nativo e manipulando-o para nossa vantagem“.

Este é o primeiro passo no que esperamos ser uma interrogação funcional em grande escala, sobre o que as moléculas derivadas de micróbios podem fazer“, diz Brady. Seu plano é expandir e definir sistematicamente a química que está sendo usada pelas bactérias em nossas entranhas para interagir conosco. Nossos ventres, afinal, estão cheios de promessas.

 

 


 

 

Journal Reference:

  1. Louis J. Cohen, Daria Esterhazy, Seong-Hwan Kim, Christophe Lemetre, Rhiannon R. Aguilar, Emma A. Gordon, Amanda J. Pickard, Justin R. Cross, Ana B. Emiliano, Sun M. Han, John Chu, Xavier Vila-Farres, Jeremy Kaplitt, Aneta Rogoz, Paula Y. Calle, Craig Hunter, J. Kipchirchir Bitok, Sean F. Brady. Commensal bacteria make GPCR ligands that mimic human signalling moleculesNature, 2017; DOI: 10.1038/nature23874
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Micro RNA – As primeiras previsões da evolução.

Por Darwins Predictions – Cornelius Hunter

[Obs: Texto adaptado a partir do original – O texto original não tem imagens]

 

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Os genes possuem informações que são usadas para construir moléculas de proteína e RNA que fazem várias tarefas na célula. Um gene é copiado em um processo conhecido como transcrição. No caso de um gene que codifica a proteína, a transcrição é editada e convertida em uma proteína em um processo conhecido como tradução. Tudo isso é guiado por elaborados processos regulatórios que ocorrem antes, durante e após essa sequência de transcrição, edição e tradução.

Por exemplo, trechos de nossos DNA, que foram considerados de pouca utilidade, têm um papel regulador importante. Este DNA é transcrito em vertentes de cerca de 20 nucleótidos, conhecido como micro RNA. Esses pequenos trechos se ligam e interferem com os transcritos de RNA – cópias de genes de DNA – quando a produção do gene precisa ser retardada.

Os Micro RNAs também podem ajudar a modificar o processo de tradução, estimulando o dimensionamento de quadros ribossômico programado. Dois microRNAs se juntam à transcrição de RNA resultando em uma forma de estrutura de RNA de pseudoknot, ou triplex, que faz com que o quadro de leitura ocorra. (Belew)

Os MicroRNAs não vêm apenas do DNA de uma célula. Os MicroRNAs também podem ser importados de células próximas, permitindo assim que as células se comuniquem e se influenciem mutuamente. Isso ajuda a explicar como as células podem se diferenciar em um embrião crescente de acordo com sua posição dentro do embrião. (Carlsbecker)

Os Micro RNAs também podem vir dos alimentos que comemos. Em outras palavras, o alimento não contém apenas carboidratos, proteínas, gorduras, minerais, vitaminas, etc; também contém informações – na forma desses fragmentos regulatórios de micro RNA – que regulam a produção de genes. (Zhang)

Enquanto os micro RNAs regulam a produção de proteínas, os próprios micro RNAs também precisam ser regulados. Portanto, existe uma rede de proteínas que controlam rigorosamente a produção de micro RNA, bem como a remoção deles. “Apenas a pura existência desses reguladores exóticos“, explicou um cientista, “sugere que nossa compreensão sobre as coisas mais básicas – como a forma como uma célula se liga e desliga – é incrivelmente ingênua.” (Hayden)

Duas predições básicas que a teoria evolutiva faz em relação aos micro RNAs são que (i) como toda a biologia, surgiram gradualmente através de variações biológicas ocorrendo aleatoriamente (como mutações) e (ii) como conseqüência dessa origem evolutiva, os micro RNAs devem formar um padrão que se aproxima do padrão de descendência comum da evolução. A ciência atual falsificou essas duas previsões.

É improvável que os micro RNAs tenham evoluído gradualmente através de mutações aleatórias, pois são necessárias muitas mutações. Sem a existência prévia de genes e o processo de síntese proteica, os micro RNAs seriam inúteis. E sem a existência prévia de seus processos regulatórios, os micro RNAs causariam estragos.

Dado o fracasso da primeira previsão, não é surpreendente que a segunda previsão também tenha falhado. As sequências genéticas de micro RNA não se enquadram no padrão de descendência comum esperado. Ou seja, quando comparados entre diferentes espécies, os micro RNAs não se alinham com a árvore evolutiva. Como um cientista explicou: “Olhei para milhares de genes de micro RNA e não consigo encontrar um único exemplo que apoie a árvore [evolutiva] tradicional“. (Dolgin)

Embora existam dúvidas sobre esses novos dados filogenéticos, “o que sabemos nesta fase“, explicou outro evolucionista, “é que temos uma incongruência muito séria“. Em outras palavras, diferentes tipos de dados relatam árvores evolutivas muito diferentes. O conflito é muito maior que as variações estatísticas normais.

 

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Tem que existir“, acrescentou outro evolucionista, “outras explicações“. Uma explicação é que os micro RNAs evoluem de maneira inesperada. Outra é que a árvore evolutiva tradicional está errada. Ou os evolucionistas podem considerar outras explicações. Mas, em qualquer caso que seja, os micro RNAs são mais um exemplo de evidências que não se encaixam nas expectativas evolutivas. Mais uma vez, a teoria precisará ser modificada de forma complexa para se adequar às novas descobertas.

Entretanto, os cientistas estão descobrindo que a imposição do padrão de descendência comum, onde os micro RNAs devem ser conservados entre as espécies, está dificultando a pesquisa científica:

Esses resultados destacam as limitações que podem resultar da imposição de que os miRNAs sejam conservados nos organismos. Esses requisitos, por sua vez, resultarão em nossos miRNAs de organismos genuínos ausentes e talvez possam explicar por que muitos destes miRNAs novos não foram previamente identificados. (Londin)

A teoria evolutiva vem limitando a ciência. Embora o padrão de descendência comum tenha sido o guia desde os estudos iniciais do micro RNA, esses pesquisadores “se libertaram” dessa restrição, e isso está levando a um bom progresso científico:

Nos primeiros dias de campo do miRNA, houve uma ênfase na identificação de miRNAs que são conservados em organismos… No entanto, miRNAs de espécies específicas também foram descritos e caracterizados como sendo miRNAs que estão presentes apenas em uma ou poucas espécies do mesmo gênero. Portanto, aplicar um requisito de conservação de organismos durante as pesquisas com miRNA é uma barreira que limita o número de miRNAs potenciais que podem ser descobertos, deixando organismos e linhagens específicas de miRNAs ocultos. Em nosso esforço para caracterizar ainda mais o repertório de miRNA humano, nos desprendemos do requisito de conservação… Esses achados sugerem fortemente, a possibilidade de uma ampla gama de miRNA-ome de espécies específicas que ainda não foi caracterizado. (Londin)

As duas predições do micro RNA foram falsificadas e, de forma surpreendente, a hipótese evolutiva prejudicou a pesquisa científica de como os micro RNAs funcionam.

 


 

Referencias

Belew, Ashton T., et. al. 2014. “Ribosomal frameshifting in the CCR5 mRNA is regulated by miRNAs and the NMD pathway.” Nature 512:265-9.

Carlsbecker, Annelie, et. al. 2010. “Cell signalling by microRNA165/6 directs gene dose-dependent root cell fate.” Nature 465:316-21.

Dolgin, Elie. 2012. “Phylogeny: Rewriting evolution.” Nature 486:460-2.

Hayden, Erika Check. 2010. “Human genome at ten: Life is complicated.” Nature464:664-7.

Londin, Eric, et. al. 2015. “Analysis of 13 cell types reveals evidence for the expression of numerous novel primate- and tissue-specific microRNAs.” Proc Natl Acad Sci USA112:E1106-15.

Zhang, L., et. al. 2012. “Exogenous plant MIR168a specifically targets mammalian LDLRAP1: evidence of cross-kingdom regulation by microRNA.” Cell Research 22:107-26.

O Antigo Mistério Biológico Sobre A Organização Do DNA Agora Resolvido.

Por Science Daily 

[***Obs: Título e texto adaptados a partir do original – Imagem do SD]

Esticado, o DNA de todas as células do nosso corpo chegaria a Plutão. Então, como cada célula minúscula possui um comprimento de DNA de dois metros em seu núcleo, sendo o seu total de apenas um milésimo de milímetro? A resposta a este enigma biológico assustador, é fundamental para entender como a organização tridimensional do DNA no núcleo influencia nossa biologia, entender como nosso genoma orquestra nossa atividade celular, e como os genes são passados de pais para filhos.

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Agora, cientistas do Instituto Salk e da Universidade da Califórnia, em San Diego, forneceram pela primeira vez uma visão sem precedentes da estrutura 3D da cromatina humana – a combinação de DNA e proteínas – no núcleo das células humanas vivas.

No estudo do tour de force, descrito no Science em 27 de julho de 2017, os pesquisadores do Salk identificaram um novo corante de DNA que, quando emparelhado com microscopia avançada; uma tecnologia combinada chamada ChromEMT, permite uma visualização altamente detalhada da estrutura da cromatina nas células durante os estágios de repouso e miótico (divisão). Ao revelar a estrutura da cromatina nuclear em células vivas, o trabalho pode ajudar a reescrever o modelo de organização livro-texto do DNA e até mesmo mudar a forma como abordamos tratamentos para doenças.

Um dos desafios mais intratáveis na biologia é descobrir a estrutura de DNA de ordem superior no núcleo e como isso está ligado às suas funções no genoma“, diz o professor associado de Salk, Clodagh O’Shea, escritor no Howard Hughes Medical Institute Faculty e autor sênior do artigo. “É de grande importância, pois esta é uma estrutura de DNA biologicamente relevante, que determina a função e a atividade dos genes“.

Desde que Francis Crick e James Watson determinaram a estrutura primária do DNA como uma dupla hélice, os cientistas se perguntaram como o DNA é organizado para permitir que todo o seu comprimento se empilhe no núcleo, de modo que a máquina de cópia da célula possa acessá-lo em diferentes pontos do ciclo de atividades da célula. Os raios-X e a microscopia mostraram que o nível primário da organização da cromatina, envolve 147 bases de enrolamento de DNA em torno de proteínas para formar partículas de aproximadamente 11 nanômetros (nm) em diâmetro, chamadas nucleossomos. Acredita-se que esses nucleossomos, como “grânulos em um fio “, dobram-se em fibras discretas de diâmetro crescente (30, 120, 320 nm, etc.), até formar cromossomos. O problema é que ninguém viu cromatina nessas dimensões discretas intermediárias, em células que não são que quebradas e que seu DNA foi processado rigorosamente, de modo que, o modelo livro-texto da organização hierárquica de ordem superior da cromatina em células intactas, permaneceu sem verificação.

Para superar o problema da visualização da cromatina em um núcleo intacto, A equipe de O’Shea selecionou uma série de corantes candidatos, eventualmente encontrando um que poderia ser precisamente manipulado com luz para se submeter a uma complexa série de reações químicas que essencialmente “pintariam” a superfície do DNA com um metal para que sua estrutura local e polímero 3D A organização pode ser imaginada em uma célula viva. A equipe fez parceria com a Universidade da Califórnia, San Diego, professor e especialista em microscopia Mark Ellisman, um dos co-autores do papel, para explorar uma forma avançada de microscopia eletrônica que inclina amostras em um feixe de elétrons, permitindo que sua estrutura 3D seja reconstruída. A equipe de O’Shea chamou a técnica, que combina seu cromatógrafo com tomografia eletrônica, ChromEMT.

A equipe usou ChromEMT para imagem e medição da cromatina em células humanas em repouso e durante a divisão celular (mitose), quando o DNA é compactado em sua forma mais densa – os 23 pares de cromossomos mitóticos que são a imagem icônica do genoma humano. Surpreendentemente, eles não viram nenhuma das estruturas de ordem superior do modelo livro-texto em nenhum lugar.

O modelo livro-texto é uma ilustração de desenho animado por um motivo“, diz Horng Ou, um pesquisador associado do Salk e o primeiro autor do paper. “A cromatina que foi extraída do núcleo e submetida a processamento in vitro – em tubos de ensaio – pode não parecer cromatina em uma célula intacta, por isso é tremendamente importante poder vê-la in vivo“.

O que a equipe de O’Shea viu, tanto em células em repouso quanto em divisão, era a cromatina, cujas “esferas em uma corda” não formaram nenhuma estrutura de ordem superior, como os 30 ou 120 ou 320 nanômetros teorizados. Em vez disso, formou uma cadeia semi-flexível, que eles meticulosamente mediram como variando continuamente ao longo do seu comprimento entre apenas 5 e 24 nanômetros, dobrando e flexionando para atingir diferentes níveis de compactação. Isso sugere que é a densidade da embalagem da cromatina, e não uma estrutura de ordem superior, que determina quais áreas do genoma estão ativas e que são suprimidas.

Com suas reconstruções em microscopia 3D, a equipe conseguiu mover-se através de um volume de torções de cromatina de 250 nm x 1000 nm x 1000 nm, e vislumbra como uma molécula grande como a RNA polimerase, que transcreve DNA (cópias), pode ser direcionada pela densidade variável da embalagem da cromatina, como uma aeronave de vídeo-games que voa através de uma série de cânions, a um ponto específico do genoma. Além de aumentar o modelo de livros didáticos da organização do DNA, os resultados da equipe sugerem que controlar o acesso à cromatina pode ser uma abordagem útil para prevenir, diagnosticar e tratar doenças como o câncer.

Mostramos que a cromatina não precisa formar estruturas discretas de ordem superior para se adequarem ao núcleo“, acrescenta O’Shea. “É a densidade do empacotamento que pode mudar e limitar a acessibilidade da cromatina, proporcionando uma base estrutural local e global através da qual diferentes combinações de sequências de DNA, variações e modificações nucleossômicas podem ser integradas no núcleo para afinar requintadamente a atividade funcional e a acessibilidade de nossos genomas.

O trabalho futuro examinará se a estrutura da cromatina é universal entre os tipos celulares ou mesmo entre os organismos.

 


 

Journal Reference:

  1. Horng D. Ou, Sébastien Phan, Thomas J. Deerinck, Andrea Thor, Mark H. Ellisman, Clodagh C. O’Shea. ChromEMT: Visualizing 3D chromatin structure and compaction in interphase and mitotic cellsScience, 2017; 357 (6349): eaag0025 DOI: 10.1126/science.aag0025

Pesquisadores Descobrem Um Novo Manual De Instruções Para Reparar DNA Quebrado.

Por Science Daily

[Obs: Texto adaptado – O texto possui links em inglês que não estão no original do Science Daily – Imagem do SD]

Resumo:

Pesquisadores descobriram como a proteína Rad52 é uma peça crucial no reparo de DNA dependente de RNA. Os resultados revelam uma função inesperada na proteína Rad52; proteína envolvida em recombinação homóloga, e podem ajudar a identificar novos alvos terapêuticos para o tratamento do câncer.

 

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A radiação e a quimioterapia podem causar a ruptura do DNA de cadeia dupla, um dos tipos mais prejudiciais ao DNA. O processo de recombinação homóloga – que envolve a troca de informações genéticas entre duas moléculas de DNA – desempenha um papel importante no reparo do DNA, mas certas mutações genéticas podem desestabilizar um genoma. Por exemplo, mutações no supressor de tumor, BRCA2, que está envolvido no reparo do DNA por recombinação homóloga, podem causar a forma mais mortal de câncer de mama e ovário.

Alexander Mazin, PhD, professor da Faculdade de Medicina da Universidade Drexel e Francesca Storici, PhD, professora associada da Georgia Tech, dedicaram suas pesquisas ao estudo de mecanismos e proteínas que promovem o reparo do DNA.

Em 2014, Storici e Mazin fizeram um grande avanço quando descobriram que o RNA pode servir de modelo para o reparo de uma ruptura de DNA de cadeia dupla em broto de levedura e a Rad52, um membro da via de recombinação homóloga, é um componente importante nesse esse processo.

Nós fornecemos provas de que o RNA pode ser usado como um doador de modelo de molde para reparar o DNA e que a proteína Rad52 está envolvida no processo“, disse Mazin. “Mas não sabíamos exatamente como a proteína está envolvida“.

Em seu estudo atual, a equipe de pesquisa descobriu o papel incomum e importante da Rad52: Promove a “troca da cadeia inversa” entre o DNA e o RNA de cadeia dupla, o que significa que a proteína possui uma nova capacidade de reunir moléculas de DNA e RNA homólogas. Neste híbrido RNA-DNA, o RNA pode então ser usado como um modelo para um reparo preciso do DNA.

Nos pareceu que essa habilidade da Rad52 é única em eucariotas, já que proteínas similares não a possuem.

De forma impressionante, essa atividade de troca de cadeia inversa da Rad52 com o RNA não requer um processamento extensivo das extremidades de DNA quebradas, sugerindo que o reparo de modelos de RNA poderia ser um mecanismo relativamente rápido para selar quebras no DNA“, disse Storici.

Como próximo passo, os pesquisadores esperam explorar o papel da Rad52 em células humanas.

As rupturas do DNA desempenham um papel em muitas doenças degenerativas dos humanos, incluindo o câncer“, acrescentou Storici. “Precisamos entender como as células mantêm seus genomas estáveis. Essas descobertas ajudam a aproximar-nos de uma compreensão detalhada dos complexos mecanismos de reparo de DNA“.

Esses resultados oferecem uma nova perspectiva sobre a relação multifacetada entre RNA, DNA e estabilidade do genoma. Eles também podem ajudar a identificar novos alvos terapêuticos para o tratamento do câncer. Sabe-se que é requerido a Rad52 ativa para a proliferação de células de cancer de mama deficientes em BRCA. A focalização desta proteína com inibidores de moléculas pequenas é uma estratégia anticancerígena promissora. No entanto, a atividade crítica da Rad52 requerida para a proliferação do câncer é atualmente desconhecida.

A recente atividade da Rad52 no reparo de DNA pode representar esta atividade proteica crítica que pode ser direcionada com inibidores para desenvolver medicamentos mais específicos e menos tóxicos contra o câncer. A compreensão dos mecanismos de reparo do DNA dirigido por RNA, também pode levar ao desenvolvimento de novos mecanismos de engenharia genômica baseados em RNA.

 


 

Journal Reference:

  1. Olga M. Mazina, Havva Keskin, Kritika Hanamshet, Francesca Storici, Alexander V. Mazin. Rad52 Inverse Strand Exchange Drives RNA-Templated DNA Double-Strand Break RepairMolecular Cell, 2017; DOI: 10.1016/j.molcel.2017.05.019

 

Design Inteligente Brilha no Brasil – Mais do Lançamento Discovery Institute-Mackenzie.

By Evolution News – David Klinghoffer | @d_klinghoffer

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Eu tenho que dizer que acho essas fotos do lançamento do Discovery Institute-Mackenzie encantadoras. Refiro-me ao novo centro de pesquisa em design inteligente da Universidade Presbiteriana Mackenzie, em São Paulo.

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Muitos desses rostos não são conhecidos por mim – ainda não – mas a energia e a diversidade brilham por completo. Você vai, é claro, ser capaz de escolher algumas figuras que são muito bem conhecidas por nós – Doug Axe, Michael Behe, Brian Miller, coordenador de pesquisas do Centro de Ciência e Cultura, e Steve Buri, presidente do Discovery Institute.

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O Brasil não é apenas outro país, mas, é claro, uma cultura completamente diferente. É ótimo ver a mistura do familiar e do novo, e encorajar a observar a maneira como a ciência do DI se traduz através das fronteiras. É assim que se deve ser dado que o DI é uma descrição objetiva do mundo natural. As evidências de design em biologia e cosmologia devem ser universalmente reconhecíveis – e são.

[Adaptado]

Crédito das fotos: Cortesia de Steve Buri e Professor Marcos Eberlin da Sociedade Brasileira de Design Inteligente.

Cientistas Descobrem Segredo Da Copiadora De Cromossomos.

Por Phys Org

[Obs: Texto adaptado – O Texto contem links em inglês – Imagem do P.O]

Cientistas da Universidade de Dundee resolveram um mistério sobre um dos processos mais fundamentais da biologia celular, em uma nova descoberta que esperam poder ajudar; um dia, a combater o câncer.

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O processo pelo qual as células copiam seus próprios cromossomos e, em seguida, fazem novas células é vital para toda a vida. Os cromossomos contêm o modelo genético que nos torna o que somos e esta informação deve ser copiada perfeitamente para que as novas células sobrevivam e executem a sua função. Quando o processo de cópia dá errado, pode levar ao câncer; como células anormais serem criadas.

As proteínas na célula se combinam para construir uma “máquina” molecular denominada replissoma, que desempenha um papel vital na cópia da dupla hélice do DNA que está no coração de cada cromossomo. O replissoma é construído apenas uma vez durante a vida de cada célula e, em seguida, é desmontado para garantir que as células façam apenas uma única cópia de cada cromossomo.

O professor Karim Labib e colegas da Escola de Ciências da Vida de Dundee já haviam estudado este processo em leveduras, o qual é apenas uma célula e é muito mais fácil de trabalhar do que as células humanas. Eles descobriram agora que as coisas são mais complicadas em animais, tendo pelo menos dois mecanismos de desmontagem diferentes. De extrema importância, o gene necessário para um destes processos é perdido em um número de cancros humanos, sugerindo uma nova abordagem através da qual esses tumores em particular poderiam ser tratados.

“Desde que Watson e Crick descreveram pela primeira vez a estrutura do DNA, sabemos que as células copiam os cromossomos, mas ainda estamos aprendendo como funciona”, disse o professor Labib.

“Ao olhar para levedura, que é muito semelhante geneticamente aos seres humanos, descobrimos que um dos muitos componentes do replissoma sofre uma mudança chamada “ubiquitinação“, após os cromossomos serem copiados, marcando o replissoma para a desmontagem pela maquina de reciclagem da célula. Isso é uma coisa boa, como estudos genéticos mostram; se o replissoma não é desmontado, mas ao invés disso, permanece colado aos cromossomos, então, isso pode levar a grandes problemas.”

“O que descobrimos agora é que a maquinaria que marca o replissoma de levedura para destruição não existe em animais, por isso tinha de haver algo a mais dirigindo este processo. Ao estudar um pequeno verme chamado Caenorhabditis elegans, descobrimos que os animais realmente têm dois mecanismos diferentes para a desmontagem do replissoma. Se um caminho falhar em fazer seu trabalho, o segundo entra em ação como um back-up.”

“O que torna isto particularmente interessante é que um gene necessário para o segundo mecanismo é conhecido por ser mutado em uma variedade de cancros humanos, incluindo alguns linfomas, glioblastomas e mielomas. Nosso trabalho com este gene em vermes sugere uma nova maneira de tratar os cancros correspondentes em humanos.”

“Se inativarmos parcialmente os genes envolvidos no primeiro ou no segundo caminho para a desmontagem do replissoma, verificamos que os vermes ficam bem, mas se inibirmos ambos ao mesmo tempo, é letal. Traduzindo essa ideia para os seres humanos, uma droga que inibe o primeiro caminho deve matar especificamente células tumorais que não têm o segundo caminho, sem ferir o resto do corpo.”

O trabalho é outro passo significativo para a compreensão dos processos no coração das células humanas, vitais para o desenvolvimento de novos tratamentos para combater doenças. Em quase todos os casos de desenvolvimento de câncer, os erros na máquina copiadora de cromossomos pode ser visto nos estágios iniciais.

“Uma das metas na pesquisa do câncer, é entender a biologia normal que vai mal em células cancerosas, porque só então podemos procurar melhores maneiras de matar as células cancerosas sem ferir o resto do nosso corpo”, continuou Professor Labib. “Esta área de replicação cromossômica tem sido de grande interesse no último par de décadas, onde descobrimos mais e mais sobre como isso funciona.”

“A má copia do cromossomo leva a mutações e mutações levam ao câncer. Células dividem quando não deve e perdem a identidade, levando a quebrar-se e a flutuar em partes do nosso corpo no sangue e a metástase do sistema linfático ocorre.”

“O desafio no tratamento do câncer é encontrar uma maneira de matar parte de você sem matar você [todo]. O objetivo é encontrar formas mais inteligentes de quimioterapia que mata as células cancerosas, porém não as mais saudáveis. O problema é que elas têm o mesmo DNA, como você, então o que precisamos fazer é descobrir o que as torna diferentes e mirar qualquer calcanhar de Aquiles que achamos que podemos encontrar “.

O artigo foi publicado na última edição da revista Nature Cell Biology.


Mais informações: Remi Sonneville et al. CUL-2LRR-1 and UBXN-3 drive replisome disassembly during DNA replication termination and mitosis, Nature Cell Biology (2017). DOI: 10.1038/ncb3500

Journal reference: Nature Cell Biology.

A Falácia da Vantagem Evolutiva.

By Evolution News|@DiscoveryCSC

[Texto Adaptado – O artigo contem links em inglês – Imagem do EnV]

 

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Considere a seguinte história:

Por que existem dois modos de transporte para realizar a mesma função? Bicicletas e automóveis aparentemente surgiram de forma independente. Enquanto ambos fornecem transporte, o automóvel parece ter uma clara vantagem em milhas percorridas por unidade de energia. Nossa análise sugere uma possível explicação para esta relação aparente entre a entrada de energia e o mecanismo. Quando o carro e a bicicleta estão viajando a cerca de 10 km/h, a proporção de gasto de energia por metro é aproximadamente a mesma [para fins ilustrativos]. Quando as condições sob as quais o transporte deve ocorrer a uma velocidade mais elevada, são encontradas, o mecanismo do motor a gasolina pode ter sido selecionado pela sua vantagem cinética. Por outro lado, quando as condições requerem uma velocidade de 10 km/h ou menos, o mecanismo do pedal pode ter sido selecionado para outras possíveis vantagens resultantes da sua simplicidade estrutural e funcional.

Nós rimos deste conto bobo, mas os evolucionistas muitas vezes empregam este tipo de raciocínio de uma forma muito séria: se algo é vantajoso, a natureza deve ter selecionado! Isso porque a teoria evolucionista proíbe qualquer apelo para causas inteligentes; o que os cientistas observam – não importa quão intrincado – deve ter sido projetado sem um designer e selecionado sem um seletor.

Aqui está um exemplo recente do PLOS ONE. Dois cientistas do Departamento de Computação e Biologia de Sistemas da Universidade de Pittsburgh propuseram exatamente o mesmo raciocínio que nossa história, exceto que suas máquinas são muito menores. Mas a mesma falácia se aplica. Na verdade, adaptamos nossa história de uma linguagem semelhante a seu paper, “A comparação biofísica dos mecanismos de bombeamento de prótons impulsionados pelo ATP, sugere uma vantagem cinética para o processo rotatório dependendo da relação de acoplamento“. Observe as semelhanças:

Bombas de prótons movidas a ATP, que são críticas para o funcionamento de uma célula, mantêm os níveis de pH citosólico e organelar dentro de uma estreita faixa funcional. Estas bombas empregam dois mecanismos muito diferentes: um mecanismo rotativo elaborado, usado pelas bombas V-ATPase H+ e um mecanismo de acesso alternativo mais simples usado pelas bombas P-ATPase H+. Por que dois mecanismos diferentes são usados para executar a mesma função? A análise sistemática, sem ajuste de parâmetros, de modelos cinéticos de acesso rotativo alternado e outros possíveis mecanismos sugerem que, quando a proporção de prótons transportados por ATP hidrolisado excede a um, o transporte de prótons, um por vez, pelo mecanismo rotativo, é mais rápido do que outros mecanismos possíveis em uma ampla gama de condições de condução. Quando a relação é um, não há diferença intrínseca na paisagem de energia livre entre os mecanismos, e, portanto, todos os mecanismos podem exibir o mesmo desempenho cinético. Todas as bombas rotativas conhecidas têm uma relação H+: ATP superior a um, e todas as bombas de protões com acesso alternativo conhecidas por ATP têm uma relação de um. Nossa análise sugere uma possível explicação para essa relação aparente entre a relação de acoplamento e o mecanismo. Quando as condições sob as quais a bomba deve funcionar permitem uma relação de acoplamento superior a um, o mecanismo rotativo pode ter sido selecionado pela sua vantagem cinética. Por outro lado, quando as condições requerem uma relação de acoplamento de um ou menos, o mecanismo de acesso alternativo pode ter sido selecionado para outras possíveis vantagens resultantes da sua simplicidade estrutural e funcional. [Ênfase adicionada.]

Eles estão falando, atenção, sobre uma das máquinas moleculares mais incríveis em toda a vida: o motor rotativo ATP sintase. Nós o caracterizamos em uma animação. E como já escrevemos, ele vem em dois tipos: A F0F1-ATPase mitocondrial que sintetiza ATP a partir de uma força motora do próton, e V-ATPase vacuolar, que acidifica os vacúolos com um mecanismo similar que funciona no sentido inverso. Basta olhar para estas máquinas em operação… Elas gritam design inteligente!

A bomba de prótons P-ATPase a que se referem não é menos inspiradora. Embora use um mecanismo menos eficiente (um próton por um ATP), ela sustenta funções celulares críticas. As brânquias do salmão jovem, por exemplo, usam a bomba de sódio-potássio (Na+/K+ P-ATPase) para se adaptarem à água do mar quando saem dos seus rios natais e utilizam as bombas no sentido inverso ao regressar. Esta animação mostra que o design, enquanto mais simples do que a ATP sintase, é elegante e eficaz, como a bicicleta em comparação com o carro. Aqui no Evolution News, o médico Howard Glicksman descreveu as muitas funções importantes que esta bomba realiza no corpo humano.

Agora que sabemos sobre as duas máquinas discutidas no artigo do PLOS ONE, os autores nunca descrevem como elas surgiram por mutações aleatórias e seleção natural? Claro que não. Para eles, basta dizer: “Elas são vantajosas; portanto, elas evoluíram“. Ponto final. De fato, os evolucionistas duplicam o poder milagroso da seleção natural ao dizer isso, plenamente conscientes da complexidade dessas máquinas:

Dois mecanismos muito distintos, que muito provavelmente evoluíram independentemente, são empregados para bombas H+ movidas a ATP: o mecanismo rotativo da V-ATPase e o mecanismo alternativo de acesso usado pelas P-ATPases (Fig. 1). A V-ATPase significativamente mais complexa, consiste em cadeias de proteína 25-39 em comparação com um polipéptido monomérico ou homodimérico para a P-ATPase. O mecanismo de operação para a V-ATPase é também mais elaborado, consistindo em um mecanismo rotativo do tipo motor elétrico. Em contraste, a P-ATPase opera alternando entre duas conformações (E1 e E2) semelhantes à maioria dos mecanismos alostéricos.

Devemos suspirar (de forma negativa) diante de tanta credulidade num artigo científico. No entanto, os dois autores, com mais dois colegas, publicaram um artigo semelhante na Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) no ano passado: “A comparação biofísica dos mecanismos de síntese de ATP, mostra uma vantagem cinética para o processo rotativo“. A mesma falácia é central em todo o seu trabalho: “Nossa análise mostra que o mecanismo rotativo é mais rápido do que outros mecanismos possíveis, particularmente em condições desafiadoras, sugerindo uma possível vantagem evolutiva“.

Por que a evolução selecionou dois mecanismos muito diferentes para as bombas de prótons movidas a ATP? Aqui nós exploramos uma possível consideração: a diferença de cinética, isto é, a taxa de bombeamento H+, entre os dois mecanismos, com base em nosso estudo recente da cinética de síntese de ATP. Um mecanismo que pode bombear protões mais rapidamente, nas mesmas condições (mesmo custo bioenergético), pode ser capaz de responder às demandas celulares e alterar as condições mais rapidamente. Além disso, um mecanismo mais rápido exigiria um menor potencial de condução (custo bioenergético) para obter a mesma taxa de bombeamento em comparação com um mecanismo mais lento. Tal mecanismo pode oferecer uma vantagem em termos de sobrevivência, particularmente quando a diferença de taxas é grande e num ambiente altamente competitivo. Presumivelmente, tal mecanismo estaria sob pressão de seleção positiva.

Os autores não passam apenas por essas afirmações, como se fossem abordar questões mais rigorosas. Não; a Falácia da Vantagem Evolutiva é central para toda a sua tese. Contamos a palavra vantagem 25 vezes, geralmente em um contexto evolutivo: em particular, vantagem evolutiva ou vantagem seletiva oito vezes. Aqui ela está duas vezes na discussão conclusiva:

Por que existem dois mecanismos diferentes, um mecanismo rotativo e um mecanismo alternativo de acesso, para bombas de prótons movidas a ATP? Muitos fatores contribuem para a aptidão evolutiva geral, e aqui nos concentramos no comportamento cinético, que é passível de análise sistemática… Estes resultados sugerem que quando as condições de condução são de modo que uma relação de acoplamento acima de um é suficiente para o funcionamento viável, o mecanismo rotativo pode ter uma vantagem seletiva. No entanto, quando um processo requer uma relação de acoplamento de um, para o funcionamento viável, o mecanismo de acesso alternativo pode ter uma vantagem seletiva, devido à sua simplicidade e ao custo correspondente mais baixo da síntese de proteínas.

Outro caso da falácia da vantagem evolutiva aparece no PNAS. Wei Lin e outros outros colegas internacionais pensam que as bactérias evoluíram magnetotaxia porque teria sido vantajoso para elas. “A origem precoce da magnetotaxia teria proporcionado vantagens evolutivas em lidar com os desafios ambientais enfrentados pelos micro organismos na Terra primitiva“, dizem eles. Só porque o “geodinamo arqueano era suficiente para suportar a magnetotaxia“, não significa que as bactérias criem genes e comportamentos para usá-los. Isso é como dizer que água cria peixe.

São esses casos isolados que estamos escolhendo? Uma pesquisa rápida no Google Scholar para “vantagem evolutiva” produz mais de 32.000 acessos. Em nossa experiência, esta é uma frase freqüentemente usada que geralmente é desprovida de qualquer descrição detalhada de como mutações aleatórias e seleção natural poderia ter alcançado as referidas vantagens. O silogismo simplista, “É vantajoso, portanto, evoluiu“, não é uma teoria científica. É mera salada de palavras.

 

 

 

PRIMEIROS PASSOS NA DANÇA DA REPLICAÇÃO DO DNA HUMANO CAPTURADOS EM RESOLUÇÃO ATÔMICA.

Por Phys.Org

[Texto adaptado – Esse artigo contem links em inglês – Imagem do Phys.Org]

 

 

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O complexo ORC dos humanos quando totalmente montado, fica em forma de anel, como mostrado nessas imagens em resolução atômica, fixado através de cristalografia de raios-x e miscrocopia crio-eletrônica. Imagem inferior: O DNA (cinza) se encaixa através do “anel” como um parafuso se encaixa confortavelmente através do centro de uma porca. Crédito: Joshua-Tor Lab, CSHL.


É uma coisa boa não termos que pensar em colocar todas as peças necessárias no lugar, quando uma de nossas trilhões de células precisa duplicar seu DNA e, em seguida, dividir para produzir células filhas idênticas.

Nós nunca seríamos capazes de acertar. O processo é tão complexo, exigindo a orquestração de mais de uma centena de proteínas altamente especializadas, cada uma das quais deve desempenhar o seu papel precisamente no momento certo e na adequada orientação espacial. Muitas vezes tem sido comparado a uma dança molecular requintadamente coreografada. Os erros menores, não corrigidos, podem ter consequências mortais. É essencial que o genoma replique uma vez e apenas uma vez durante cada ciclo de divisão celular.

Na revista eLife, uma equipe de biólogos co-liderada pelo professor e Investigador HHMI Leemor Joshua-Tor do Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) e o Presidente e também Professor da CSHL, Bruce Stillman publicou fotos em resolução atômica do complexo de proteínas multiparte que executa o primeiro passo na dança da replicação genômica. As imagens da versão humana deste complexo, chamado ORC – complexo de reconhecimento de origem – mostram-no em seu modo ativo.

Os complexos ORC se auto reúnem no núcleo celular e se ligam em locais específicos chamados locais de início ou origens ao longo da dupla hélice em cromossomos. Em células humanas, o ORC reúne literalmente milhares de locais de origem em todo o genoma, para formar uma configuração inicial chamada complexo de pré-replicação, ou pré-RC. Uma vez montados, estes pré-RCs são como nadadores olímpicos altamente preparados de pé no bloco de partida, esperando o sinal para iniciar a corrida.

Como nadadores rápidos, cada complexo precisa de combustível para recrutar seu “motor” que abre as duas vertentes da dupla hélice. No caso do ORC é a ATP, ou adenosina trifosfato. Na fase ativa da ORC, os pesquisadores mostraram que um subconjunto contendo subunidades de ORC 1,2,3,4 e 5 envolve múltiplas moléculas de ATP e forma um complexo em forma de anel parcial. A ATP também é usada para recrutar outro componente de proteína chamado CDC6, transformando o anel aberto em um anel fechado. Neste momento, o conjunto de várias partes está engatado e ligado à dupla hélice, que passa através do centro do anel como um parafuso através do centro de uma porca. O anel é designado para o DNA caber confortavelmente.

O ORC foi descoberto em 1991 no laboratório de Stillman. “Bruce fez sua descoberta inicial do ORC em levedura“, observa Joshua-Tor, “e sabemos por muitos anos que existem grandes semelhanças estruturais no complexo ORC em organismos vastamente diferentes, de levedura a moscas e a mamíferos. Nossas novas imagens ajudam a explicar o que parecia ser diferenças de forma entre ORC em moscas da fruta e em seres humanos.

Usando as ferramentas de biologia estrutural – cristalografia de raios-x e microscopia crio-eletrônica (cryo-EM- abreviação em inglês) – a equipe mostrou que as diferenças são análogas às diferenças entre uma pessoa representada em pé e uma foto em execução. A melhor estrutura de ORC da mosca foi capturada em uma fase inativa, enquanto a estrutura recentemente publicada capta o complexo em células humanas na configuração que ele assume ao executar sua função – a ligação ao DNA.

As primeiras imagens da ORC eram de baixa resolução e como “blobby” (tipo uma bolha), diz Joshua-Tor. As novas imagens tornam claro como ATP se liga em posições em uma parte principal da montagem ORC, consistindo de subunidades de proteínas chamadas ORC1, ORC4 e ORC5. Este é o “módulo de motor” do ORC e não pode ser estabilizado para imagens sem ATP “a bordo”. A outra grande montagem consiste em ORC2 e ORC3. O ORC atinge a sua configuração em forma de anel quando a proteína CDC6 é recrutada, deslizando entre as subunidades ORC1 e ORC2.

Imagens de alta resolução do ORC humano ativo, publicada pela equipe, ajudam a resolver três grandes mistérios. “Elas nos ajudam a entender como o DNA pode se ligar com o ORC, como o ATP combustível é usado e como mutações em proteínas no complexo ORC dão origem a doenças humanas“, diz Joshua-Tor.

Um distúrbio interessante conhecido por ser causado por mutações no complexo ORC é chamado de síndrome de Meier-Gorlin, que envolve nanismo grave (baixa estatura) e microcefalia (cérebro pequeno). A equipe produziu um ORC que tem várias de suas proteínas componentes contendo mutações encontradas em pacientes Meier-Gorlin. “Descobrimos que uma dessas mutações mata completamente a atividade ATP“, relata Joshua-Tor, prejudicando assim a ORC em seu papel de replicação do genoma. As crianças com esta mutação têm uma cópia boa e uma cópia defeituosa, rendendo essencialmente a metade do ORC necessário, tendo por resultado seu tamanho pequeno do corpo e do cérebro. Outra mutação tornou o módulo de motor ORC 1,4,5 hiperativo, mas quando adicionado ao ORC 2,3 fez o complexo completo menos ativo do que o normal. Esses detalhes estruturais ajudam a explicar por que ocorre a síndrome de Meier-Gorlin. O bom funcionamento da ORC é importante para evitar muitas outras doenças, incluindo o cancro.

Talvez as percepções mais amplas oferecidas pelas novas imagens humanas da ORC sejam evolutivas. Embora o ORC em leveduras primitivas e seres humanos complexos opere de forma diferente – a proteína de levedura é estável durante a divisão celular, enquanto em humanos é dinamicamente montado e desmontado – eles são “notavelmente semelhantes” em aspectos importantes, observam os pesquisadores. [Enfase desse blog]

Ambos são altamente similares a outra máquina ATP-driven que também carrega uma proteína em forma de anel no DNA, os carregadores de grampos de DNA polimerase, mostrando que estas máquinas moleculares que carregam proteínas em forma de anel no DNA foram reutilizadas para múltiplos estágios de replicação do DNA”, escreve a equipe. Ambos agem como interruptores moleculares que hidrolizam a energia do ATP para bloquear anéis de proteína no DNA de fita dupla.


Journal reference: eLife

Mais Informações: “Structure of the active form of human origin recognition complex and its ATPase motor module” is published in eLife. The authors are: Ante Tocilj, Kin Fan On, Zuanning Yuan, Jingchuan Sun, Elad Elkayam, Huilin Li, Bruce Stillman and Leemor Joshua-Tor. elifesciences.org/content/6/e20818


Considerações deste blog:

Como você pode perceber, o artigo possui vasta linguagem teleológica. Mas o paradigma vigente em biologia, parece exigir a crença a priori na evolução. E bastando você confirmar a evolução, então o artigo, automaticamente, supostamente não coloca em dúvida a evolução, e pode então, ser publicado. Porém se formos rigorosos, vemos que isso, a linguagem descaradamente teológica, é como uma heresia; uma heresia contra o materialismo filosófico, contra o naturalismo metafísico, contra o fisicalismo.     search and more info

 

 

 

Visualizando o genoma: Primeiras estruturas 3D de DNA ativo são criadas.

Por Science Daily 

[Obs: Texto adaptado – Vídeos em inglês – Imagem do Science Daily com os devidos crétitos]

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Genoma intacto de uma determinada célula estaminal embrionária de rato. Cada um dos  20 cromossomos estão coloridos de forma diferente.

Cientistas determinaram as primeiras estruturas tridimensionais de genomas intactos de células individuais de mamíferos, mostrando como o DNA de todos os cromossomos se dobram intrincadamente, para se encaixar dentro dos núcleos das células.

Pesquisadores da Universidade de Cambridge e do MRC Laboratório de Biologia Molecular usaram uma combinação de imagens e até 100.000 cálculos de onde diferentes partes do DNA estão próximas umas das outras para examinar o genoma em uma célula-tronco embrionária de ratos. As células-tronco são “células-mestre“, que podem se desenvolver – ou “diferenciar” – em quase qualquer tipo de célula dentro do corpo.

A maioria das pessoas estão familiarizadas com a bem conhecida forma ‘X’ dos cromossomos, mas na verdade os cromossomos só assumem essa forma quando a célula se divide. Usando sua nova abordagem, pesquisadores agora foram capazes de determinar as estruturas de cromossomos ativos dentro da célula, e como eles interagem uns com os outros para formarem um genoma intacto. Isso é importante porque o conhecimento da forma como o DNA se dobra dentro da célula permite que cientistas estudem como genes específicos e as regiões de DNA que os controlam, interagem uns com os outros. A estrutura do genoma controla quando e com que intensidade os genes – regiões particulares do DNA – são ligados ou desligados. Isto desempenha um papel crítico no desenvolvimento dos organismos e também, quando dá errado, em doenças.

Os pesquisadores têm ilustrado a estrutura ao acompanhar os vídeos, que mostram o genoma intacto de uma célula-tronco embrionária de ratos. No filme, acima, cada um dos 20 cromossomos da célula estão coloridos de forma diferente.

Em um segundo vídeo, as regiões dos cromossomos onde os genes são ativos, elas estão na cor azul, e as regiões que interagem com a lâmina nuclear (uma rede fibrilar densa dentro do núcleo) são amarelas. A estrutura mostra que o genoma está disposto de tal modo, que as regiões genéticas mais ativas estão no interior e separadas no espaço a partir das regiões menos ativas que se associam com a lâmina nuclear. A segregação consistente dessas regiões, da mesma forma em todas as células, sugere que esses processos poderiam conduzir ao dobramento do cromossomo e do genoma e assim regular eventos celulares importantes, como replicação do DNA e divisão celular.

O professor Ernest Laue, cujo grupo no Departamento de Bioquímica de Cambridge desenvolveu a abordagem, comentou:

“Saber onde estão todos os genes e elementos de controle em um dado momento nos ajudará a entender os mecanismos moleculares que controlam e mantêm sua expressão.

No futuro, vamos ser capazes de estudar como isso muda à medida que as células-tronco se diferenciam e como as decisões são tomadas em células-tronco individuais em desenvolvimento. Até agora, só pudemos observar grupos, ou “populações”, dessas células e, portanto, não conseguimos ver diferenças individuais, pelo menos do lado de fora. Atualmente, esses mecanismos são mal compreendidos e compreendê-los pode ser fundamental para a realização do potencial das células estaminais na medicina.” [Enfase deste blog]

A pesquisa, realizada por cientistas dos Departamentos de Bioquímica, Química e do Wellcome-MRC Stem Cell Institute da Universidade de Cambridge, juntamente com colegas do Laboratório de Biologia Molecular do MRC, foi publicada (13.Mar.2017) hoje na revista Nature.

O Dr. Tom Collins, da equipe de Genética e Ciências Moleculares da Wellcome, disse:

“Visualizar um genoma em 3D com um nível de detalhe sem precedentes é um passo emocionante na pesquisa e que já está sendo realizado há muitos anos. Os princípios subjacentes que regem a organização dos nossos genomas – por exemplo, como os cromossomos interagem ou como a estrutura pode influenciar se os genes são ligados ou desligados. Se pudermos aplicar este método para células com genomas anormais, como as células cancerosas, podemos ser capazes de entender melhor, o que exatamente, dá errado, causando doenças, e como nós poderíamos desenvolver soluções para corrigir isso.

Vídeo 1: https://www.youtube.com/watch?v=1Fyq9ul9N9Q

Vídeo 2: https://www.youtube.com/watch?v=zBzdvhwtG5A


 

 

Story Source:

Materials provided by University of Cambridge. Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

  1. Stevens, TJ et al. 3D structures of individual mammalian genomes studied by single-cell Hi-C. Nature, 3 March 2017 DOI: 10.1038/nature21429

Não existe linhagem específica em biologia. – Primeiras previsões da evolução.

Por Darwins Predictions – Cornelius Hunters

[ Titulo e texto adptado ]


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A evolução espera que as espécies caiam em um padrão de descida comum. Portanto, uma linhagem particular não deve ter projetos altamente diferenciados, únicos e complexos, quando comparados com espécies vizinhas. Mas isso tem sido cada vez mais o caso, tanto que este padrão agora tem seu próprio nome: biologia de linhagem específica.

Por exemplo, os fatores de transcrição são proteínas que se ligam ao DNA e regulam os genes que são expressos. No entanto, apesar da importância destas proteínas, os seus locais de ligação ao DNA variam dramaticamente entre espécies diferentes. Como um relatório explicou, “supôs-se amplamente que, tal como as sequências dos próprios genes, estes locais de ligação do fator de transcrição seriam altamente conservados ao longo da evolução. No entanto, este não é o caso em mamíferos.(Rewiring of gene regulation across 300 million years of evolution)

Os evolucionistas foram surpreendidos quando se verificou que os locais de ligação do fator de transcrição não eram conservados entre ratos e homens, (Kunarso et. al.) entre vários outros vertebrados, e mesmo entre diferentes espécies de levedura. Assim, agora se acredita que a evolução realizou uma maciça, “restruturação” de linhagens especificas  de redes celulares reguladoras. (Pennacchio and Visel)

Há muitos outros exemplos de biologia de linhagem específica. Embora as flores tenham quatro partes básicas: sépalas, pétalas, estames e carpelos, a trombeta do narciso é fundamentalmente diferente e deve ser uma “novidade” evolutiva (os cientistas de Oxford dizem que trombetas em narcisos são “órgãos novos”) das milhares de espécies de baratas, Saltoblattella montistabularis da África do Sul é a única que salta. Com as suas patas traseiras com mola, ela acelera a 23 g e salta até aos funis de gramas. (Picker, Colville and Burrows)

Um importante componente do sistema imunológico, altamente conservado entre os vertebrados, está misteriosamente ausente no bacalhau do Atlântico, Gadus morhua. (Star, et al.) As algas marinhas, Ectocarpus siliculosus, tem enzimas únicas para a biossíntese e outras tarefas. (Cock) E as algas Bigelowiella natans tem dez mil genes únicos e máquinas de emenda de genes altamente complexas, nunca vistas antes em um organismo unicelular. Foi como um evolucionista explicou, “sem precedentes e verdadeiramente notável para um organismo unicelular“. (Tiny algae shed light on photosynthesis as a dynamic property)

Outro exemplo fascinante de biologia de linhagem específica, são as muitas novidades morfológicas e moleculares peculiares encontradas em protistas unicelulares dispares e não relacionadas. Como um estudo concluiu: “Tanto os euglenozoários como os alveolados têm a reputação de “fazer as coisas à sua maneira”, ou seja, desenvolver caminhos aparentemente únicos, para construir estruturas celulares importantes ou realizar tarefas moleculares críticas para a sua sobrevivência. Por que tais pontos críticos para a evolução de novas soluções para problemas, devam existir na árvore da vida, não está totalmente claro.” (Lukes, Leander and Keeling, 2009a) Ou como um evolucionista exclamou: “Isso é totalmente louco.(Lukes, Leander and Keeling, 2009b)


Referencias:

  • Cock, J., et al. 2010. “The Ectocarpus genome and the independent evolution of multicellularity in brown algae.” Nature 465:617-621.
  • Kunarso G., et. al. 2010. “Transposable elements have rewired the core regulatory network of human embryonic stem cells.” Nature Genetics 42:631-634.
  • Lukes, J., B. Leander, P. Keeling. 2009. “Cascades of convergent evolution: the corresponding evolutionary histories of euglenozoans and dinoflagellates.” Proceedings of the National Academy of Sciences 106 Suppl 1:9963-9970.
  • Pennacchio, L., A. Visel. 2010. “Limits of sequence and functional conservation.” Nature Genetics 42:557-558.
  • Picker, M., J. Colville, M. Burrows. 2012. “A cockroach that jumps.” Biology Letters 8:390-392.
  • Star, B., et. al. 2011. “The genome sequence of Atlantic cod reveals a unique immune system.” Nature 477:207–210.

 

  • “Tiny algae shed light on photosynthesis as a dynamic property.” 2012. ScienceDaily November 28. http://www.sciencedaily.com­ /releases/2012/11/121128132253.htm

Sinais de longa distância protegem o cérebro de infecções virais que entram pelo nariz.

By Science Daily 

[Obs: Texto adaptado]

Em 10 de fevereiro de 2014 o Science
Daily publicou.

Fonte:
Sociedade Americana de Microbiologia.

Resumo:
O cérebro contém um sistema de defesa que impede que pelo menos dois vírus não relacionados – e possivelmente muitos mais – invadam o cérebro em geral.

 

 

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A mucosa olfativa no nariz pode servir como um condutor para uma série de vírus entrarem no cérebro, incluindo a raiva, poliomielite e vírus da gripe. No entanto, raramente ocorrem infecções no sistema nervoso central. Pesquisas sugerem que, em resposta à infecção viral, as células no bulbo olfatório liberam moléculas sinalizadoras de longa distância que informam as células de partes não infectadas do cérebro, para produzirem interferão antiviral; uma primeira linha de defesa contra vírus invasores.
O cérebro contém um sistema de defesa que impede que pelo menos dois vírus não relacionados – e possivelmente muitos mais – invadam o cérebro em geral. A pesquisa foi publicada on-line antes da impressão no Journal of Virology.

Nosso trabalho aponta para a capacidade notável do sistema imunológico, mesmo dentro do cérebro, nos proteger contra vírus oportunistas“, diz Anthony van den Pol, da Universidade de Yale, autor do estudo.

A pesquisa explica um mistério antigo. A mucosa olfativa no nariz pode servir como um condutor para uma série de vírus entrarem no cérebro, incluindo a raiva, poliomielite e vírus da gripe. No entanto, raramente ocorrem infecções no sistema nervoso central. O mecanismo responsável pela proteção do cérebro contra  vírus que invadem com sucesso o bulbo olfatório (OB), o primeiro local de infecção na mucosa nasal, permanece esquivo.

Van den Pol e seus colegas descobriram que, em resposta à infecção viral, as células no bulbo olfatório liberam moléculas sinalizadoras de longa distância que informam células, em partes, não infectadas do cérebro, para produzirem interferão antiviral, uma primeira linha de defesa contra invasão de vírus.

No estudo, ratos normais expurgaram a infecção, enquanto ratos sem receptores para as moléculas iniciais de sinalização, sucumbiram à medida que os vírus se espalharam pelo cérebro, provando o papel crítico dessas moléculas.

Estas moléculas sinalizadoras são diferentes dos neurotransmissores regulares. Van den Pol observa que durante a sinalização neuronal, os neurotransmissores liberados por uma célula, viajam através de apenas 20 nanômetros de sinapse à próxima célula nervosa. No entanto, as moléculas de sinalização de longa distância difundem até 15 milímetros.

Essa distância é quase um milhão de vezes maior do que a distância em uma sinapse“, diz ele.

O sucesso do sistema imunológico no bloqueio de dois vírus não relacionados, a saber, vírus da estomatite vesicular e citomegalovírus, sugere que nossos resultados podem generalizar a muitos outros vírus que podem entrar no cérebro através do nervo olfativo“, diz van den Pol.

[Ênfases do blog] 


Journal Reference:

  1. A. N. van den Pol, S. Ding, M. D. Robek. Long distance interferon signaling within the brain blocks virus spread. Journal of Virology, 2014; DOI: 10.1128/JVI.03509-13

Processo de tomada de decisão de vírus poderia levar a novos tratamentos com antibióticos.

By Science Daily

[ Obs: Texto adaptado a partir do original – Este blog não defende o evolucionismo, ao contrário, defende o design inteligente, sendo assim, não está de acordo com a assertiva não justificada do artigo a seguir, no tocante ao paradigma vigente, com seu profundo viés materialista, naturalista, fisicalista – A primeira imagem é do SD ] 

 

 

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O fago lambda prefere destruir a bactéria E. coli, o que o torna o alvo principal para os pesquisadores. Dr. Lanying Zeng, à esquerda, e seu estudante de pós-graduação Jimmy Trinh desenvolveram um sistema repórter de fluorescência de quatro cores para rastreá-lo no nível de vírus único.

 

 

Os seres humanos enfrentam centenas de decisões todos os dias. Mas não estamos sozinhos. Mesmo os vírus mais ínfimos também tomam decisões, e os cientistas estão pesquisando como eles fazem isso, para ajudar a levar a melhores tratamentos para algumas doenças. Uma equipe de cientistas descobriu como o fago lambda decide quais ações tomar em seu hospedeiro, a bactéria E. coli.

Em um estudo publicado em 6 de fevereiro na revista Nature Communications, a Dr. Lanying Zeng e sua equipe no Texas A & M AgriLife Research descobriram como o fago lambda decide quais ações tomar em seu hospedeiro, a bactéria E. coli.

Um fago é um vírus que infecta e se replica dentro de uma bactéria. Os fagos foram descobertos há cerca de 100 anos, mas recentemente cientistas começaram a estudar como eles podem ser usados para atacar bactérias causadoras de doenças, especialmente as cepas que se tornaram mais resistentes aos antibióticos.

Os fagos são muito diversos e numerosos – com números na casa dos bilhões, de acordo com vários relatórios na Biblioteca Nacional dos EUA – por isso os pesquisadores estão agora na trilha de fagos que têm potencial para curar doenças bacterianas específicas.

O fago lambda, por exemplo, prefere destruir a bactéria E. coli, o que o torna alvo principal para os pesquisadores. No rastreamento desse alvo, o estudante de pós-graduação Zeng Jimmy Trinh desenvolveu um sistema repórter fluorescente de quatro cores para rastreá-lo no nível de vírus único. Isso foi combinado com modelos computacionais desenvolvidos pelo Dr. Gábor Balázsi, engenheiro biomédico e colaborador da Stony Brook University, em Stony Brook, Nova York, “para desvendar tanto as interações entre os fagos quanto a forma como os fagos individuais determinam” o destino de uma célula.

O que eles descobriram não era diferente do processo decisório dos humanos. Às vezes, o fago lambda coopera com os outros. Às vezes compete.

Em vez de apenas a célula tomar uma decisão, descobrimos que os próprios DNA fágicos também tomam decisões“, disse Zeng.

 

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Através do processo que desenvolveram, os cientistas foram capazes de determinar que o tempo teve um papel na tomada de decisões.

Zeng explicou que alguns fagos podem ter dois ciclos de reprodução: lítico e lisogênico.

No ciclo lítico, cópias completas do vírus são feitas dentro de uma célula, digamos uma célula de E. coli. Quando a célula infectada com fagos fica cheia dos vírus de replicação, ela explode e é destruída. No ciclo lisogênico, o DNA do fago vive como parte da própria bactéria e ambos continuam a reproduzir-se como um só. Em resumo, a lise envolve a competição, enquanto a lisogenia envolve cooperação, disse ela.

Assim, uma chave para usar fagos para destruir bactérias, Zeng disse, é entender como e quando um fago decide a via lítica [ “go lytic” ] sobre o patógeno.

Digamos que você tem dois fagos lambda que infectam uma célula“, disse ela. ” Cada DNA de fago dentro da célula é capaz de tomar uma decisão. Queremos saber como eles tomam uma decisão, se um é mais dominante do que o outro, se eles têm alguma interação e competem para ver quem vai ganhar, ou se eles comprometem .

Eles podem até coexistir por algum tempo e depois finalmente escolher uma decisão“, disse ela. “Mas o fago está tomando uma decisão subcelular – e isso é muito importante, pode haver muitas implicações“.

O sistema repórter fluorescente de quatro cores ajudou os pesquisadores a visualizarem que muitos fatores contribuem para a decisão e que “do ponto de vista evolutivo, os fagos querem otimizar sua própria aptidão ou sobrevivência[como dito na observação sobre este artigo, o blog não compactua do paradigma vigente, e sugiro a leitura disto ], disse ela. “Então é por isso que eles escolhem lítico ou lisogênico para maximizar ou otimizar sua sobrevivência.

A equipe identificou alguns dos fatores que levaram à competição e outros que levaram à cooperação.

Zeng disse por que a terapia do fago é um campo crescente para procurar maneiras de tratamento contra as bactérias, os resultados deste estudo ajudarão outros cientistas avançarem em suas pesquisas.

Este é um paradigma para os bacteriófagos“, disse ela. “Quando compreendemos mais o mecanismo da decisão, isso pode levar a mais aplicações e a uma melhor caracterização de outros sistemas“.

 


 

Journal Reference:

  1. Jimmy T. Trinh, Tamás Székely, Qiuyan Shao, Gábor Balázsi, Lanying Zeng. Cell fate decisions emerge as phages cooperate or compete inside their host. Nature Communications, 2017; 8: 14341 DOI: 10.1038/ncomms14341

 

 

 

James Tour e as origens da vida – “Está tudo resolvido?”.

By Evolution News – Sarah Chaffee

[Obs: Texto adaptado –  O título do original difere do desse blog – Este artigo possui links no original em inglês – Imagens do EnV com os devidos créditos]  

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As falsas declarações da evidência científica sobre a evolução estão em toda parte. Confira os monitores em seu museu de ciências local, por exemplo, e você não pode ajudar tropeçando sobre eles.

Recebemos uma observação de um amigo nosso que visitou o Denver Museum of Nature & Science. Além de explorar a nova exposição de robótica com seus netos, o defensor do Discovery Institute e entusiasta do design inteligente Jim Campbell decidiu visitar a seção origens da vida. Duas das exposições, sobre a formação de células e o experimento Miller-Urey, eram cientificamente imprecisas.

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Ele enviou uma carta ao museu, apontando isso. No visor “Receita para a vida“:

… De acordo com a exibição, a receita apenas requer alguns ingredientes; carbono, enxofre, nitrogênio, hidrogênio, oxigênio e fósforo. Em seguida, siga estes passos:

Misture em um ambiente quente,

Seque ocasionalmente,

Adicione tempo e energia e

Permita a combinação de formas ordenadas e padronizadas.

É isso aí! Basta misturar alguns produtos químicos, adicionar algum tempo e energia, e a vida magicamente aparece. Para deixar claro quão fácil deve ter sido, a sua exposição mostra uma tigela de mistura, como se criar a vida fosse pouco mais do que fazer um pão ou uma tigela de sopa de galinha.

Para uma visão esclarecida sobre o tema das origens da vida, considere o que o Dr. James Tour tem a dizer sobre isso. Dr. Tour é Professor de química, TT & WF Chao, na Universidade de Rice. Ele também ensina Ciência da Computação, Ciência dos Materiais e Nano-Engenharia. Dr. Tour é um dos principais especialistas mundiais em química sintética – A ciência que projeta moléculas complexas. Estas citações foram tiradas de sua palestra em Pascal, na universidade de Waterloo em 2016:

A abiogênese é o processo prebiótico em que a vida, tal como uma célula, resulta de compostos orgânicos simples não vivos: carboidratos, ácidos nucleicos, lipídios e proteínas (polímeros de aminoácidos). Tudo isso é necessário antes que a evolução entre em ação…

( Confusão Coletiva ) Não temos ideia de como as moléculas que compõem os sistemas vivos poderiam ter sido concebidas de tal forma a funcionar em conjunto para cumprir funções biológicas. Nós não temos ideia de como o conjunto básico de moléculas, carboidratos, ácidos nucleicos, lipídios e proteínas, foram feitos e como eles poderiam ter acoplado em sequências apropriadas e, em seguida, transformado em conjuntos ordenados até que houvesse a construção de um sistema biológico complexo, e, eventualmente, para uma primeira célula. Ninguém tem ideia de como isso foi produzido quando usamos nossos mecanismos comumente entendidos de ciência química. Aqueles que dizem que entendem, são geralmente totalmente desinformados em relação à síntese química. Aqueles que dizem que tudo isso está resolvido, não sabem nada: nada sobre a síntese química. Nada!

( Confusão Adicional ) Do ponto de vista químico sintético, nem eu, nem nenhum de meus colegas conseguimos imaginar uma via molecular prebiótica para a construção de um sistema complexo. Não conseguimos nem descobrir as rotas prebióticas para os blocos básicos da vida: Carboidratos, ácidos nucleicos, lipídios e proteínas. Os químicos estão coletivamente perplexos. Daí eu digo que nenhum químico entende a síntese prebiótica dos blocos de construção necessários, muito menos a sua montagem em um sistema complexo.

Pedi a todos os meus colegas, membros da Academia Nacional, ganhadores do Prêmio Nobel. Eu sento com eles em escritórios. Ninguém entende isso. Então, se seus professores disserem: “está tudo resolvido”  – seus professores dizem: “está tudo resolvido“, eles não sabem do que estão falando. Não está resolvido. Você não pode simplesmente afirmar isso a outra pessoa. Eles não sabem o que estão falando.

A exposição “Receita para a Vida” é, na melhor das hipóteses, enganosa, e na pior das hipóteses, propaganda descarada. É um embaraço para o museu e deve ser removida.

E na exposição Miller-Urey, o Sr. Campbell comentou:

A segunda exibição ofensiva do museu envolve o experimento Miller-Urey. O experimento foi certamente importante e informativo no momento em que foi conduzido, embora haja agora, questões válidas sobre se a atmosfera simulada no experimento era a representação pretendida da atmosfera primitiva. No entanto, o principal problema com esta exibição diz respeito à sua legenda, “Replicando a vida no laboratório?”.

A legenda, apresentada sob a forma de uma pergunta para evitar ser tecnicamente incorreta, é claramente destinada a enganar pessoas motivadas em acreditar que a vida foi criada em um laboratório – nem perto disso! No entanto, a tela parece destinada a induzir as pessoas a acreditarem exatamente o contrário.

Mais uma vez, esta exibição do museu não é digna e a legenda deve ser pelo menos modificada para representar mais honestamente a experiência.

Como o Denver Museum of Nature & Science respondeu? Em uma carta, em setembro:

Você compartilhou suas críticas sobre as origens da vida, na seção Viagem Pré-Histórica. Eu passei suas recomendações para a equipe multidisciplinar – Incluindo curadores, planejadores e educadores – Que supervisionam coletivamente nossa exposição da Viagem Pré-Histórica. Devido aos horários de viagem, eles não devem se reunir por várias semanas, mas vão rever sua opinião e retornarão a você depois dessa discussão.

Campbell acompanhou após receber a carta, e depois novamente, alguns meses mais tarde, mas não recebeu nenhuma resposta. É ótimo ver pessoas usando seu conhecimento científico para apontar falhas no dogma darwiniano. Mas um museu varrendo um cliente, quando se trata de evolução, infelizmente não vem como uma grande surpresa.

Testando a complexidade irredutível?

Por Evolution News – Ann Gauger

[ Obs:Texto adaptado – Titulo original: #7 of Our Top Stories of 2016: An Engineered “Minimal” Microbe Is Evidence of Intelligent Design – Imagem do EnV com os devidos créditos ]

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O artigo a seguir foi publicado originalmente em 24 de março de 2016:

Science Magazine publicou um artigo na semana passada, “Design e síntese de um genoma bacteriano mínimo“, descrevendo a criação de uma bactéria com um genoma “descascado”. O artigo representa vinte anos de trabalho de muitos cientistas, incluindo o célebre bioquímico J. Craig Venter. Eles conseguiram reduzir o genoma quase na metade, de mais de 900 genes para 473, um pouco de cada vez. O papel borrifou pela Internet (ver, por exemplo, artigos da Associated Press e Bloomberg   o link original da AP está dando erro, mas mantive o link da AP, que apenas mostra a pagina da AP,  porque no original deste texto ele ainda está lá)

Por que diabos os pesquisadores farão tal coisa? A esperança é que esta bactéria mínima irá fornecer um veículo útil para a futura biologia sintética, permitindo a produção de medicamentos úteis para tratar doenças.

Mas há outra razão deles gastarem vinte anos neste projeto. É uma tentativa de responder a uma pergunta básica. Qual é a quantidade mínima de informação genética necessária para obter uma célula em funcionamento? Estimativas variaram de 250 a 300 genes, dependendo do tipo de célula e onde eles estão vivendo. Para a bactéria M. mycoides, o ponto de partida de seu trabalho, a resposta parece ser cerca de 470 genes. Os cientistas querem saber a resposta, porquanto a célula simplificada pode permitir que eles desvendem como os genes interagem e o que todos fazem. É mais fácil lidar com 400 genes do que com mais de 900, ou no caso da bactéria comum E. coli, mais de 4.000.

Este trabalho já produziu alguns resultados interessantes. Eles ainda não sabem o que 30% do genoma reduzido faz, apenas que os genes são essenciais. Em segundo lugar, os genes que parecem ser não essenciais por si só, podem tornar-se essenciais quando outro gene é excluído. Claramente, existem interações complexas acontecendo entre os 473 genes.

Tudo isso leva a uma pergunta óbvia. Esta pequena bactéria tem que ser capaz de copiar o seu DNA, transcrever e traduzi-lo em proteínas, além de ser capaz de coordenar todas as etapas envolvidas na divisão celular. Tem que ser capaz de fazer todas as coisas que não pode obter de seu ambiente. Isso é um monte de informações a serem armazenadas e usadas adequadamente. Daí 473 genes.

Mas de onde veio a célula, em primeiro lugar? É o problema da galinha e o ovo. Dado o número de coisas que a célula tem que fazer para ser um organismo em funcionamento, por onde começar? DNA ou RNA por si só não é suficiente, porque a proteína é necessária para copiar o DNA e para realizar processos celulares básicos. Mas a proteína não é suficiente por si só. O DNA é necessário para herdar de forma estável a informação genética sobre como produzir proteínas.

Algumas pessoas propõem que o RNA poderia fazer o truque, porque bastando somente as circunstâncias certas, e com a ajuda de um experimentador, o RNA pode copiar a si mesmo, parcialmente. A ideia é que, se apenas a sequência correta do RNA viesse junto, poderia servir tanto como uma enzima de RNA (ou ribozima) como o modelo para se reproduzir.

Isso deixa de lado problemas maiores. Ribozimas só podem realizar algumas reações químicas simples, enquanto mesmo uma célula mínima precisa de muitos tipos de reações. Em segundo lugar, como o interruptor ao DNA e às proteínas ocorreram? Ninguém tem uma pista. Por fim, não esqueçamos o problema da interdependência, ou da complexidade irredutível, como o bioquímico Michael Behe chama em seu livro Darwin’s Black Box. A célula mínima, ele escreve, é um sistema “composto por várias partes bem-correspondentes, em muitos casos, que contribuem para a função básica, em que a remoção de qualquer uma das partes faz com que o sistema deixe de funcionar efetivamente”.

Os sistemas irredutíveis são evidências de um design inteligente, porque somente uma mente tem a capacidade de projetar e programar uma rede tão interdependente e rica em informações como uma célula mínima.

Pense sobre o projeto de um carro básico. Você precisa de um motor, uma transmissão, um eixo de transmissão, um volante, eixos e rodas, além de um chassi para mantê-los todos juntos. Depois, vem o gás e uma maneira de começar tudo. (Eu, sem dúvida, deixei algo de fora, mas você entendeu meu ponto). Ter uma ou duas dessas coisas não vai fazer um carro funcional. Todas as peças são necessárias antes que ele seja usado. E é preciso um designer para imaginar o que é necessário, como ajustá-lo em conjunto, e depois construí-lo.

Se você está falando sobre um carro ou uma célula mínima, não vai ocorrer sem um designer.

 

Dois mecanismos revisam a tradução do DNA. Faça disso três.

Por Evolution News 

[ Obs: Titulo e texto adaptados a partir do original – O artigo possui links no original em inglês – Imagem do EnV com seus devidos créditos ]

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A própria ideia de que as células revisam suas informações genéticas torna o design inteligente intuitivamente óbvio. Não se revisa jargão (linguagem sem nexo). Se as células tivessem pavimentado conjuntos aleatórios de blocos, não importaria realmente a ordem que em eles estivessem reunidos. Sabemos, é claro, que a sequência é importante: a maioria das mutações causam doença ou morte. Revisão é prova por excelência que a informação genética representa a informação real, do tipo encontrada nos livros e nos softwares. Defensores do DI não acham surpreendente, portanto, que as células vão muito longe para proteger suas informações genéticas.

O “controle de qualidade” celular tem sido reconhecido na literatura há algum tempo. De fato, o Prêmio Nobel de Química em 2015 foi para três cientistas que descobriram mecanismos de reparo do DNA. As células inspecionam e corrigem suas macromoléculas informacionais em todas as fases: na transcrição, na tradução e durante a modificação pós-tradução.

Existem máquinas moleculares em movimento inspecionando outras máquinas em trabalho na célula. Elas reconhecem as proteínas dobradas e as marcam para degradação. E quando a célula se divide, as máquinas moleculares verificam cada letra quando as cadeias do DNA são duplicadas. As células estão em atividade de “controle de qualidade”.

Revisão, no entanto, é um passo além da reparação. Uma célula pode reparar uma cadeia quebrada de DNA, sem levar em conta a sequência de “letras” nucleotídicas. A revisão real deve garantir a precisão da própria sequência. A célula verifica erros de digitação? Absolutamente.

Um artigo na Proceedings of the National Academy of Sciences compartilhou novas evidências que suportam a questão do design. Pesquisadores da Universidade de Uppsala, na Suécia, encontraram não apenas uma, mas duas etapas de revisão independente no ribossomo além da que já era conhecida.

Elas ocorrem onde transcritos de RNA mensageiro são traduzidos em proteínas. O título diz que: “Duas etapas de revisão amplificam a precisão da tradução de códigos genéticos”. Aqui está a declaração sobre o significado da descoberta:

Descobrimos que dois passos de revisão amplificam a precisão da leitura do código genético, não um passo, como até agora se acreditava. Nós caracterizamos a base molecular de cada um destes passos, pavimentando o caminho para a análise estrutural em conjunto com a estrutura baseada em cálculos de energia livre padrão. Nosso trabalho destaca o papel essencial do fator de alongamento Tu para a tradução precisa do código genético, tanto na seleção inicial quanto na revisão. Nossos resultados têm implicações para a evolução da leitura eficiente e precisa do código genético através da revisão em vários passos, o que atenua os efeitos, doutra forma prejudiciais, ocorrido na compensação obrigatória entre eficiência e precisão na seleção do substrato feito por enzimas. [Enfase adicionada.]

Se você se lembra da animação dos passos de tradução em Unlocking the Mystery of Life (Desbloqueando o Mistério da Vida), lembre-se que os transcritos do RNA mensageiro (mRNA) são lidos em conjuntos de três letras (codons). Correspondendo aos codões de mRNA, estão as moléculas de RNA de transferência (tRNA), cada uma equipada com um “anticodon” correspondente numa extremidade e um aminoácido na outra extremidade (quando carregadas, são chamadas aminoacil-tRNAs ou aa-tRNAs). Como os codões e anticódons se emparelham em arquivo único dentro do ribossomo, os aminoácidos se fixam em arquivo único com ligações peptídicas.  A crescente cadeia polipeptídica irá se tornar uma proteína após a tradução ser completada.  Adicionalmente, as “chaperonas” moleculares asseguram que as cadeias polipeptídicas resultantes sejam dobradas corretamente em máquinas moleculares funcionais.

A equipe de Uppsala examinou o ribossomo para dar uma olhada no passo onde o tRNA encontra o mRNA. Eles sabiam que a seleção do tRNA correto era um primeiro passo crucial, inicialmente previsto por Linus Pauling sete décadas atrás. Quando a precisão medida na tradução mostrou-se realmente maior do que Pauling predisse, os biólogos moleculares suspeitaram que algum tipo de mecanismo de correção de erro deveria estar funcionando. Um mecanismo de revisão foi posteriormente encontrado no ribossomo. Mas como isso funciona? Podemos nos relacionar com revisores humanos, mas como as moléculas sem olhos são corrigidas no escuro dentro de um ribossomo?

A amplificação de precisão por revisão exige que o descarte de substrato seja conduzido por uma diminuição do potencial químico desde a entrada de um substrato até sua saída ao longo do caminho de revisão. Uma maneira de programar tal queda no potencial químico é acoplar o descarte de substratos por revisão a hidrólise de GTP ou ATP com alto potencial químico com o baixo potencial químico de seus produtos hidrolíticos.

Resumindo, a revisão precisa ser eficiente em termos de energia, mas não acontecerá sem o gasto de uma molécula rica em energia para empurrá-la. A reação deve favorecer a obtenção da molécula certa onde ela pertence.

Os bioquímicos sabiam que cada aa-tRNA teria de ser preparada para o seu papel através da ligação a um assistente chamada Fator  Elongation Tu (EF-Tu), mais uma molécula de combustível, GTP. Mas, depois desse passo, os autores encontraram outros dois:

Descobrimos que o ribossomo bacteriano utiliza dois passos de revisão seguindo a seleção inicial de RNAs de transferência (tRNAs) para manter uma elevada precisão da tradução do código genético. Isto significa que existem três passos de seleção para o reconhecimento de codões feito por aa-tRNAs. Em primeiro lugar, existe uma seleção inicial de codões por aa-tRNA no complexo ternário com o fator de alongamento Tu (EF-Tu) e GTP. Em segundo lugar, há revisão do aa-tRNA no complexo ternário com EF-Tu e PIB. Terceiro, há revisão de aa-tRNA na forma EF-Tu-independente, presumivelmente após a dissociação de EF-Tu · GDP do ribossomo (Figura 1).

Isto amplifica significativamente a precisão da tradução. “Embora já tenha sido reconhecido que a revisão em vários passos confere maior precisão e eficiência cinética em substrato-seletivo, via reações catalisadas por enzimas do que passo único de revisão”, dizem eles, “tem sido tomado como certo que existe apenas um único passo de revisão na seleção de tRNA no ribossomo tradutor”.

As novas descobertas lançam nova luz sobre os passos moleculares reais, necessários para a correção de alta precisão. E, embora seu trabalho tenha sido feito em bactérias, “sugerimos que os mecanismos de revisão em dois estágios funcionem não apenas em bactérias, mas também em eucariotos e, talvez, em todos os três reinos da vida”.

Como um evolucionista explica isso? No início do artigo, eles dizem: “Sugerimos que a revisão em vários passos na tradução de códigos genéticos tenha evoluído para neutralizar possíveis pontos potenciais de erro, na seleção inicial do(s) aa-tRNA(s) propenso(s) a erro(s) no complexo ternário com EF-Tu e GTP”.

Mas isso não pode ser verdade. É uma declaração teleológica. A seleção natural não pode “evoluir para” fazer nada. Logo depois no artigo, eles se concentram mais na questão, apresentando o enredo como um conto de fadas evolutivo: “Por que a Mãe Natureza evoluiu duas etapas de revisão na tradução de códigos genéticos?”.

A existência de dois passos distintos de revisão pode parecer surpreendente, porque a precisão da seleção inicial do codão pelo complexo ternário é normalmente notavelmente alta. Por conseguinte, sugerimos que a revisão em dois passos evoluiu para neutralizar os efeitos deletérios de um pequeno número de pontos de erro distintos para a seleção inicial do codão observada in vitro e in vivo.

Isso deve causar ainda mais tristeza para o neodarwinismo, porque mostra que a revisão de um único passo “normalmente é notavelmente alta”.  Em essência, a célula verifica a sua tradução, já precisa. Eles realmente usam a palavra “revendo” para descrever isso. Eles estimam que a revisão forneça um aumento de milhões de vezes em precisão, muito acima da modesta amplificação de revisão na gama dos trezentos, observada aqui.

Além da descoberta inesperada de duas etapas de revisão, o presente estudo identificou a base estrutural do primeiro passo EF-Tu-dependente e sugeriu características mecanicistas de ambas as etapas de revisão. Esses achados facilitarão a análise estrutural das etapas de revisão, junto com cálculos baseados na estrutura de suas energias livres padronizadas que codificam codões, para uma compreensão mais profunda da evolução da leitura precisa do código genético.

Outros Exemplos de Sistemas Redundantes na Célula.

Este não é o único caso de sistemas múltiplos e independentes na célula. Três pesquisadores em Massachusetts, também publicando na Proceedings of the National Academy of Sciences , descobriram mecanismos redundantes para reparar rupturas de cadeia dupla no DNA.  As duas vias, NHEJ e MMEJ, podem funcionar como sistemas primários e de backup. “É possível que haja redundância parcial entre as vias NHEJ e MMEJ, com MMEJ servindo como um backup e NHEJ sendo o principal mecanismo.” O caminho do backup contribui para a reparação de algumas rupturas duplas, mas não todas. Posts anteriores aqui no Evolution News apontaram redundância em sistemas biológicos, como este, afirmando que os “caminhos são organizados em uma rede entrelaçada, muitas vezes redundante, com arquitetura que está intimamente relacionada com a robustez do processamento de informação celular”. Outro artigo apontou que os cromossomos parecem ter um sítio de backup para centrômeros.

O que aprendemos nesses artigos combina bem com o que David Snoke disse em um podcast do ID the Future sobre a Biologia de Sistemas como a maneira do engenheiro de olhar a vida (para mais, veja isto de Casey Luskin). Engenheiros entendem conceitos como backups, redundância, dupla verificação e controle de qualidade. Eles percebem que há tradeoffs entre precisão e velocidade, assim, eles buscam aperfeiçoar os requisitos de projetos concorrentes.

Em vez da visão de baixo para cima do reducionista, o biólogo de sistemas toma a visão de cima para baixo: como todos os componentes funcionam juntos como um sistema? Na prática, diz ele, os biólogos de sistemas procuram entender os seres vivos como exemplos de sistemas otimizados, e também a “engenharia reversa” deles de maneiras inovadoras. Em ambos os contextos, o design inteligente – não a evolução darwiniana – é o conceito operacional que conduz a ciência.

“Prático como Batatas” – Eric Metaxas em Behe, ID e Revolutionary.

By Evolution News – David Klinghoffer

[Obs: Esse artigo é uma adaptação – Possui links no original em inglês]

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Eric Metaxas é uma raridade, comentando sobre uma impressionante gama de assuntos, todos com inteligência, sagacidade e senso comum incomum. Em uma transmissão de BreakPoint hoje, ele reflete sobre o vigésimo aniversário da Caixa Preta de Darwin do bioquímico Michael Behe  e destaca o nosso novo documentário Revolutionary: Michael Behe e o mistério das máquinas moleculares, escrito e dirigido por John West.

Metaxas oferece um novo encomium (elogio) para os argumentos científicos para o projeto (design) na natureza. O caso de Behe para ID é “prático como batatas“.

À medida que os cientistas ganham acesso cada vez mais detalhado ao funcionamento interno das células, o caso contra o darwinismo a partir da complexidade irredutível só se torna mais forte. E o movimento do design inteligente – uma comunidade que considera Behe um pai fundador – continua a questionar a viabilidade da evolução materialista com base em seu raciocínio.

Para tornar os argumentos meticulosos de Behe mais acessíveis ao público, os membros do Discovery Institute acabaram de produzir um documentário resumindo a “Caixa Preta de Darwin“. É chamado de “Revolutionary”, uma homenagem ao fato de que o livro de Behe mudou para sempre a maneira como pensamos sobre a evolução. Ele também documenta como, como David Klinghoffer escreve na Evolution News and Views, “Black Box” provocou um debate público que enfurece até hoje.

Por que é tão importante entender isso? Bem, como Ben Stein documentou em seu filme de 2008, “Expelled”, não é um raciocínio científico que está mantendo o design inteligente marginalizado.

Em vez disso, é uma campanha de desinformação e intimidação por parte do establishment darwinista, muitos dos quais estão interessados em criticar a pintura como “criacionistas”, cuja teoria é “a religião mascarada como ciência”.

Mas “design”, insiste Behe, “não é qualquer conclusão mística”. É um argumento científico fundamentado que é prático como batatas.

Sim, seria difícil ser mais prático do que isso. Não é interessante, entretanto, que enquanto “o caso da complexidade irredutível contra o darwinismo só se torna mais forte“, à medida que a ciência avança mais dentro da caixa preta da célula, a resistência e a negação do significado dela persistem teimosamente.

Há a evidência objetiva de propósito no funcionamento de máquinas moleculares e outras maravilhas da vida. Ou seja, por Eric Metaxas, as batatas. Mas então, vamos ser francos, há o investimento emocional que os negadores do projeto têm em sua resistência a essa evidência.

As razões para este investimento são complicadas e profundas. Eles são motivo de compaixão.

Eu sou menos simpático aos esforços de adultos deliberadamente manipularem as crianças a negarem suas intuições de design natural. Francamente, esses esforços são desprezíveis.

É um caso fascinante de trabalho de psicologia de massa, no caso, e mais uma prova de que muitas pessoas muito inteligentes pensam muito mais com o coração do que com a cabeça.

Estudo sugere que os seres humanos podem detectar até mesmo as menores unidades de luz.

By Phys Org 

[Do blog: Texto adaptado – Fontes em Inglês – Imagem do Phys Org ]

 

Uma pesquisa de Patologia Molecular na Áustria mostrou que os seres humanos podem detectar a presença de um único fóton, a menor unidade mensurável de luz. Estudos anteriores haviam estabelecido que indivíduos humanos aclimatados à escuridão, eram capazes de relatar apenas flashes de cinco a sete fótons.

 

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Credit:Petr Kratochvil/public domain 

 

O trabalho foi conduzido por Alipasha Vaziri, professor associado e chefe do Laboratório de Neurotecnologia e Biofísica na Rockefeller e investigador adjunto do Instituto de Pesquisa de Patologia Molecular. Isso foi publicado esta semana na Nature Communications.

º Notável precisão

Se você imaginar isso, é notável: um fóton, a menor entidade física com propriedades quânticas dos quais a luz consiste, está interagindo com um sistema biológico que consiste em bilhões de células, tudo em um ambiente quente e úmido“, diz Vaziri. “A resposta que o fóton gera sobrevive por todo o caminho até o nível de nossa consciência, apesar do (onipresente) ruído de fundo. Qualquer detector feito pelo homem teria de ser arrefecido e isolado do ruído para se comportar da mesma maneira.

Além de gravar a habilidade do olho humano em registrar um único fóton, os pesquisadores descobriram que a probabilidade de fazê-lo foi reforçada quando um segundo fóton havia brilhado alguns segundos antes, como se um fóton “preparasse” o sistema para registrar o próximo.

° Uma fonte de luz quântica

Experimentos designados anteriormente para testarem a sensibilidade do olho humano, sofreram com a falta de tecnologia apropriada, diz Vaziri. “Não é trivial projetar estados de luz que contenham um ou qualquer outro número exato de fótons“, diz ele. “Isso ocorre porque o número de fótons em uma fonte de luz clássica, seja a partir de uma lâmpada ou um laser, segue determinadas distribuições estatísticas. Embora você possa atenuar a luz para reduzir o número de fótons, você normalmente não pode determinar um número exato.

A equipe de Vaziri construiu uma instalação de luz, frequentemente utilizada em óptica quântica e estudos de informação quântica, chamado “spontaneous parametric down-conversions” ou SPDC, que usa um processo em que um fóton de alta energia decai em um cristal não linear. O processo gera exatamente dois fótons com cores complementares. Na montagem experimental, um dos fótons foi enviado para o olho do sujeito, enquanto o outro foi enviada para um detector, permitindo aos cientistas manterem um registo de quando cada fóton foi transmitido para o olho.

º Primeira evidência

Para chegar a suas conclusões, Vaziri e seus colaboradores combinaram a fonte de luz com um protocolo psicofísico inédito, chamado de “duas alternativas de escolha forçada” (2AFC), na qual os sujeitos são repetidamente solicitados para escolherem entre dois intervalos de tempo, onde um dos quais contém um único fóton, enquanto o outro é um espaço em branco.

Os dados recolhidos a partir de mais de 30.000 testes, demonstraram que os seres humanos podem, de fato, detectar um único incidente de fóton em seu olho, com uma probabilidade significativamente acima do acaso.

A próxima coisa que queremos saber é: como é que um sistema biológico atinge essa sensibilidade? Como se consegue isso na presença de ruído? Esse é o único mecanismo para a visão, ou ele poderia nos dizer algo mais geral sobre a forma como os outros sistemas poderiam ter evoluído para detectar sinais fracos na presença de ruído?” indaga Vaziri.

Não é mais “lixo”: DNA misterioso tem papel fundamental em danos por acidente vascular cerebral.

MEDICAL XPRESS

Nota do editor:Títulos e artigo adaptados a partir do original. O original possui referências, bastando acessar o link. Os links do artigo estão em inglês.  A imagem também é do artigo original.

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Um estudo sobre ratos divulgado hoje [15/12/2015], mostra que o bloqueio de um tipo de RNA produzido pelo o que se costumava ser chamado de “DNA lixo“, pode impedir uma parcela significativa da destruição neural que resulta em acidente vascular cerebral. A pesquisa aponta para um futuro tratamento de danos pós acidente vascular cerebral, que muitas vezes é mais extenso do que a destruição inicial, resultante da desativação temporária de sangue para o cérebro.

A pesquisa também liga dois mistérios: Por que a maioria dos danos seguem a restauração do fornecimento de sangue? E qual é o papel da grande maioria do genoma humano, uma vez que foi considerado lixo porque não tem o padrão do RNA que faz proteínas?

Menos de 2% dos RNAs formados a partir do genoma codificam para proteínas, deixando 98% dos quais chamamos de “RNA não-codificante”“, diz o autor sênior, Raghu Vemuganti, professor de na Universidade de Wisconsin-Madison.

No estudo publicado no Journal of Neuroscience, Vemuganti e colegas bloquearam uma variedade de RNA longos não codificadores (lncRNA), em que existe, pelo menos, 40.000 variedades únicas -possivelmente cerca de 100.000.

Este lncRNA pode ligar-se a outro ARN, a uma proteína, ou a uma proteína de um lado e do outro DNA“, diz Suresh Mehta (primeiro autor), um cientista do Departamento de Cirurgia Neurológica. Entre muitos outros trabalhos, lncRNAs podem regular a atividade do gene.

O acidente vascular cerebral influencia a expressão de todos os tipos de RNA, e este RNA tem uma influência ampla em toda a célula, depois que o  é restaurado; ao qual chamamos de “, diz Vemuganti.

Alguns anos atrás, nosso laboratório começou a observar como o  afeta o RNA não-codificante. Há dois anos, foram identificados cerca de 200 tipos de vários lncRNAs que aumentam ou diminuem consideravelmente após o acidente vascular cerebral, concentrando-se em um que nós nomeamos FosDT.

Sabíamos que o nível de FosDT havia subido mais de dez vezes no cérebro do rato dentro de três horas após o acidente vascular cerebral“, acrescenta Vemuganti. Nós pensamos assim: se bloquearmos o FosDT após o acidente vascular cerebral, isso faria qualquer diferença na quantidade de danos estruturais ou deficiência comportamental?

Vemuganti e seus colegas projetaram três fios de RNA personalizados para silenciar o FosDT, os injetaram em ratos, desligando deliberadamente uma artéria no cérebro, durante uma hora. Testes realizados na primeira semana mostraram que os ratos tratados recuperaram habilidades motoras de forma muito mais rápida e completa do que animais controlados. Os escaneamentos cerebrais mostraram uma redução significativa do volume total do cérebro que foi destruído pelo acidente vascular cerebral.

Estes estudos foram parcialmente financiados pela American Heart Association, National Institutes of Health, U.S. Department of Veterans Affairs e pelo Department of Neurological Surgery .

Outras investigações mostraram que o FosDT estimula um caminho para a morte celular, ao mesmo tempo que prejudica caminhos de sobrevivência celular. Interferindo com ambos os mecanismos, poderiam explicar os benefícios, diz Mehta.

Nós não mudamos a agressão inicial, causada pela falta de oxigênio“, diz Vemuganti, “mas esta abordagem orientada reduziu consideravelmente os danos após uma semana. Nós não podemos reverter completamente os danos pós acidente vascular cerebral, mas o dano total diminuiu em um terço. Se pudermos proteger ao máximo o tecido  do acidente vascular cerebral, isso será um enorme benefício.

Pelo fato dos danos pós acidente vascular cerebral (a “lesão de reperfusão”) poderem ser ainda mais incapacitantes do que os dano causados pela perda inicial de fluxo sanguíneo, Vemuganti diz que está buscando diversas linhas de pesquisas.Estamos explorando ainda mais o mecanismo, e estamos nos preparando para ver o que acontece depois de um acidente vascular cerebral em ratos que não possuem nenhum gene para o FosDT.

Embora as taxas de acidente vascular cerebral tenham caído nas últimas décadas, cerca de 795 mil norte-americanos têm um AVC a cada ano, e o acidente vascular cerebral continua entre as principais causas de incapacidade.

Temos a intenção de perseguir vigorosamente este achado“, disse Vemuganti.

Você pode saber mais sobre RNA não codificadores AQUI. (Jeph Simple)

A complexa gramática da linguagem genômica. [Mas isso é Design Inteligente escancarado! – Jeph Simple]

Publicado pelo Science Daily.

Título do Science Daily: A complexa gramática da linguagem genômica. (Complex grammar of the genomic language)

 

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A “gramática” do código genético humano é mais complexa do que isso, até mesmo mais que idiomas (do mundo todo) construídos de forma muito mais elaborada ( que outros idiomas). Os resultados explicam por que o genoma humano é tão difícil de decifrar – e contribuem para um maior entendimento de como as diferenças genéticas afetam o risco de desenvolvimento de doenças a nível individual.

Um novo estudo do Instituto Karolinska na Suécia mostra que a “gramática” do código genético humano é mais complexa do que isso (ou seja, que nossa gramática), mesmo diante dos idiomas (do mundo todo) construídos de forma muito mais elaborada. Os resultados, publicados na revista Nature, explicam por que o genoma humano é tão difícil de decifrar – e contribui para um maior entendimento de como as diferenças genéticas afetam o risco de desenvolvimento de doenças a nível individual.

O genoma contém todas as informações necessárias para construir e manter um organismo, mas também mantém os detalhes de um indivíduo com risco de desenvolvimento de doenças comuns, tais como diabetes, doenças cardíacas e câncer“, diz o autor principal do estudo, Arttu Jolma, estudante de doutorado no Departamento de Biociências e Nutrição. “Se nós podemos melhorar a nossa capacidade de ler e compreender o genoma humano, assim também, seremos capazes de fazer melhor uso da informação genômica; que rapidamente se acumula em um grande número de doenças, para benefícios médicos.

A sequenciação do genoma humano em 2000 revelou como as 3 bilhões de letras  A, C, G e T, que compõem o genoma humano , são ordenadas. No entanto, sabendo apenas a ordem das letras não é suficiente para traduzir as descobertas da genômica em benefícios médicos; também é preciso entender o que as sequências de letras significam. Em outras palavras, é necessário identificar as “palavras” e “gramática” da língua do genoma.

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As células do nosso corpo têm genomas quase idênticos, mas que diferem um do outro devido a diferentes genes que estão ativos (expressos) em diferentes tipos de células. Cada gene tem uma região reguladora que contém as instruções de controlo, quando e onde o gene é expresso. Este código regulador do gene é lido por proteínas chamadas fatores de transcrição que se ligam ao “DNA words”  específico e, ou aumentam ou diminuem a expressão do gene associado.

Sob a supervisão do Professor Jussi Taipale, pesquisadores do Karolinska Institutet já identificaram a maioria das palavras de DNA reconhecidas por fatores de transcrição individuais. No entanto, tal como na linguagem humana natural, as palavras do DNA podem ser unidas para formarem palavras compostas, que são lidas por vários factores de transcrição. No entanto, o mecanismo pelo qual tais palavras compostas são lidas não foi analisado anteriormente. Por isso, em seu estudo recente na revista Nature, a equipe de Taipale examina as preferências de ligação dos pares de fatores de transcrição, e sistematicamente mapeia as palavras que se ligam no DNA composto.

A análise revela que a gramática do código genético é muito mais complexa que os mais complexos idiomas humanos. Em vez de simplesmente juntar duas palavras entre si por um espaço de exclusão, as palavras individuais que são unidas em palavras compostas de DNA são alteradas, levando a um grande número de palavras completamente novas.

“Nosso estudo identificou muitas dessas palavras, aumentando a compreensão de como os genes são regulados, tanto no seu desenvolvimento normal quanto no do câncer”, diz Arttu Jolma. “Os resultados abrem caminho para decifrar o código genético que controla a expressão de genes.”

[Grifo meu]

[Texto adaptado]

Journal Reference:

  1. Arttu Jolma, Yimeng Yin, Kazuhiro R. Nitta, Kashyap Dave, Alexander Popov, Minna Taipale, Martin Enge, Teemu Kivioja, Ekaterina Morgunova, Jussi Taipale. DNA-dependent formation of transcription factor pairs alters their binding specificity. Nature, 2015; DOI:10.1038/nature15518

Histonas não podem tolerar muitas mudanças – As primeiras previsões da evolução.

Por Darwins Predictions – Cornelius Hunter

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As histonas são proteínas que servem como cubos sobre os quais o ADN é envolvido. Elas são muito semelhantes entre espécies muito diferentes, o que significa que elas devem ter evoluído logo no início da história evolutiva. Como explica certo livro, As sequências de aminoácidos de quatro histonas são muito semelhantes entre espécies de parentesco distante.… A similaridade na seqüência entre histonas de todos os eucariotos indica que elas dobram-se em conformações tridimensionais muito semelhantes; a função das histonas foi otimizada cedo, na evolução de um ancestral comum de todos os eucariotos modernos. (Lodish et. al., Section 9.5) E essa grande similaridade entre as histonas também significa que elas não devem tolerar muito bem alterações, como um outro livro explica: “As alterações na sequência de aminoácidos são, evidentemente, muito mais prejudiciais para algumas proteínas do que para outras. … Praticamente todas as mudanças de aminoácidos são prejudiciais em histonas H4. Nós assumimos que os indivíduos que realizaram essas mutações nocivas foram eliminados da população através da seleção natural. “(Alberts et. al. 1994, 243)


Assim, a previsão da evolução é que nestas (proteínas) histonas, praticamente todas as alterações são prejudiciais: “Como pode ser esperado a partir do seu papel fundamental na embalagem do ADN, as histonas estão entre as proteínas eucarióticas mais altamente conservadas . Por exemplo, a sequência de aminoácidos da histona H4 de uma ervilha e uma vaca diferem em apenas 2 (duas) das 102 posições. Esta forte conservação evolutiva sugere que as funções da histonas envolvem quase todos os seus aminoácidos, de modo que uma alteração em qualquer posição é prejudicial para a célula. “(Alberts et. al. 2002, Chapter 4)

Essa previsão também foi dada em apresentações populares da teoria: “Praticamente todas as mutações prejudicam a função da histona, de modo que quase nenhuma passa pelo filtro da seleção natural. Os 103 aminoácidos desta proteína são idênticos para quase todas as plantas e animais” (Molecular Clocks: Proteins That Evolve at Different Rates).

Mas esta previsão acabou sendo falsificada. Um estudo anterior sugeriu que uma das histonas poderia tolerar bem muitas mudanças. (Agarwal and Behe) E, posteriormente, estudos confirmaram e ampliaram esse achado: “Apesar da natureza extremamente bem conservada de resíduos de histonas ao longo de diferentes organismos, apenas algumas mutações nos resíduos individuais (incluindo os locais não modificáveis) provocam defeitos fenotípicos proeminentes” (Kim et. al.)
375px-Nucleosome_1KX5_colour_codedDa mesma forma um outro papel tem documentado estes resultados contraditórios: “É notável como muitos resíduos nestas proteínas altamente conservadas podem ser mutados e reterem a função básica do nucleossomo. … O elevado nível de conservação da sequência das histonas entre filos, sugere uma vantagem de aptidão destas sequências de aminoácidos particulares ao longo da evolução. Uma análise abrangente ainda indica que muitas mutações nas histonas não têm um fenótipo reconhecido. “(Dai et. al.) Na verdade, ainda mais surpreendente, muitas mutações, realmente elevaram o nível de condicionamento físico. (Dai et. al.)
(imagem do wikipédia – nucleossoma)

Referências
Agarwal, S., M. Behe. 1996. “Non-conservative mutations are well tolerated in the globular region of yeast histone H4.” J Molecular Biology 255:401-411.

Alberts, Bruce., D. Bray, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, J. Watson. 1994. Molecular Biology of the Cell. 3d ed. New York: Garland Publishing.

Alberts, Bruce., A. Johnson, J. Lewis, et. al. 2002. Molecular Biology of the Cell. 4th ed. New York: Garland Publishing. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26834/

Dai, J., E. Hyland, D. Yuan, H. Huang, J. Bader, J. Boeke. 2008. “Probing nucleosome function: a highly versatile library of synthetic histone H3 and H4 mutants.” Cell 134:1066-1078.

Kim, J., J. Hsu, M. Smith, C. Allis. 2012. “Mutagenesis of pairwise combinations of histone amino-terminal tails reveals functional redundancy in budding yeast.” Proceedings of the National Academy of Sciences 109:5779-5784.

Lodish H., A. Berk, S. Zipursky, et. al. 2000. Molecular Cell Biology. 4th ed. New York: W. H. Freeman. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21500/

“Molecular Clocks: Proteins That Evolve at Different Rates.” 2001. WGBH Educational Foundation and Clear Blue Sky Productions.