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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

 

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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

 

 

 

Em Undeniable, Douglas Axe liberta os leitores da tirania dos “especialistas” em evolução.

By Evolution News – David Klinghoffer

[Obs: Texto adaptado – O artigo possui links em inglês – Imagens do EnV]

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Foi com um anseio familiar que eu virei a última página do novo livro de Douglas Axe, Undeniable: How Biology Confirms Our Intuition that Life Is Designed [Inegável: Como a biologia confirma nossa intuição de que a vida é projetada], publicado hoje. Se apenas os evolucionistas parassem de girar sua teoria por um momento, ler um crítico sério, e respondê-lo. Se apenas! Uma das características mais marcantes do “debate” sobre Darwin, é o sinal de recusa dos defensores de Darwin registrarem críticas científicas e oferecerem uma resposta digna.

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Tendo lido Undeniable, acho que o defensor da evolução que eu mais gostaria de ouvir é o Jeremy England do MIT, saudado como o “próximo Charles Darwin“. Axe cita Paul Rosenberg escrevendo em Salon, alegando (com a costumeira e confusa implantação da palavra assustadora “criacionista”), que “as coisas poderiam ficar muito piores para os criacionistas por causa de Jeremy England, um jovem professor do MIT que propôs uma teoria, baseada na termodinâmica, mostrando que o surgimento da vida não foi acidental, mas necessário “.

Necessário” significa basicamente um estalo. Como o próprio England diz: “Você começa com um amontoado de átomos aleatórios, e se você ilumina com luz por tempo suficiente, não deve ser surpreendente que você obtenha uma planta”. Ou como Axe resume a “equação”:

Luz + átomos aleatórios + tempo = planta viva

England está em uma longa tradição de pessoas inteligentes nas ciências que grosseiramente – descontroladamente! – subestimam o desafio de desenvolver a vida a partir de não-vida ou o complexo a partir do simples. Para o leigo, a tentação é simplesmente tomar essa opinião de peritos como permitida, sem questioná-la. Essa é a maneira mais fácil, e pelo menos na visão da mídia, a mais louvável, tocada pelo prestígio da opinião da elite. Afinal, quem sou eu, um não-cientista, para duvidar de um famoso especialista?

Para essa pergunta, o livro do Dr. Axe é a resposta. Altamente rigoroso, mas apaixonante, lírico, direto, refrescantemente breve e acessível, Undeniable é uma adição urgentemente necessária para a biblioteca de livros sobre design inteligente. Destaca-se de várias maneiras. É o livro que basicamente se afasta dos assuntos técnicos e demonstra por que todos os outros livros do DI devem estar certos. Ao dar as perspectivas de engenharia e biologia, oferece aos não-engenheiros e não-biólogos as ferramentas intelectuais, sem dominar literatura técnica, para ter e defender sua própria visão bem-informada sobre a questão final das origens da vida.

Não quero dizer que seja inteiramente fácil de ler ou remotamente superficial, de modo que qualquer um possa virar e sair preparado em um piscar de olhos para dar a Jeremy England uma parte de sua mente. Mas uma leitura focada e talvez a releitura deve ser suficiente.

Axe discute com England, com David Barash, com Richard Dawkins e, muito respeitosamente, com Thomas Nagel. O livro é moldado pelo engajamento com Nagel. Mas o Dr. Axe não está discutindo por nós, em nosso nome. Ele está nos mostrando como fazê-lo.

Axe conclui que as explicações darwinianas não são apenas improváveis, meramente implausíveis, mas “fisicamente impossíveis”. Ele explica como ele chegou a essa conclusão, em uma jornada própria nos tempos de graduação na UC Berkeley, PhD em Caltech, e na Universidade de Cambridge, onde ele era um estudante de pós-doutorado e cientista de pesquisa, finalmente expulso por sua associação com o DI. Axe é atualmente diretor do Instituto Biológico.

Publicando no Journal of Molecular Biology, ele investigou a raridade das proteínas funcionais, testando a afirmação anterior do biólogo Michael Denton de que elas “poderiam muito bem ser extremamente raras“. O qual foi um vasto, vasto eufemismo: “Eu fui capaz de colocar um número sobre a verdadeira raridade – um número surpreendente”, com “apenas uma boa sequência de proteínas para cada 1074 más“.

Mas você não tem que tomar a palavra de Axe para isto, contra a maioria admitida de seus colegas cientistas que afirmam a alternativa darwiniana. Ele explica como a intuição natural do design não é apenas inata, mas intelectualmente, cientificamente válida, confirmada pelo o que Axe chama de “ciência comum”. Não é verdade que porque você não tem um PhD e porque seu trabalho, ao contrário de Axe, não é destaque na Nature ou PNAS, que você não é um cientista. Praticar a ciência é algo que todos nós fazemos, mesmo que muitos nunca se aventurem em seus aspectos rarefeitos.

A intuição de design é suprimida por muitos de nós, de forma natural, e esse é o pequeno segredo sujo da biologia evolutiva. Em resumo, a evolução pode “violar”, mas não pode “inventar”:

Se a invenção de um trabalho X  é um projeto completo que requer uma nova coerência funcional extensa, então a invenção de X por acidentes de qualquer tipo é fisicamente impossível. Por quê? Porque causas acidentais para combinar insight nesta escala seria uma coincidência fantasticamente improvável, e nosso universo simplesmente não pode entregar fantasticamente improváveis coincidências. O fato de que coisas muito mais simples podem ser obtidas por acidente é completamente irrelevante. A única coisa que precisamos saber para rejeitar todos os relatos do próprio X sendo inventado por acidente é que todas essas histórias tentam desculpar uma coincidência impossível.

A invenção, seja de uma omelete ou de uma orca, requer conhecimento. Reconhecemos que o papel dobrável para conceber um guindaste de origami exigiu saber; mas ligeiramente rejeitar o mesmo requisito em um guindaste vivo, por causa da “seleção natural”? Axe aconselha “cientistas comuns” como nós mesmos a “manter o olho na bola”:

Chegamos ao que parece ser um argumento decisivo. Em uma frase: A coerência funcional torna a invenção acidental fantasticamente improvável e, portanto, fisicamente impossível. Invenção não pode acontecer por acidente. Então, esta é a bola. Tornar-se distraído por qualquer defesa de origens acidentais que não responda a este argumento é tirar o olho da bola.

O enigma da evolução da proteína por si só é suficiente para servir como um “desfazer a evolução“. Mas o problema, a demanda por conhecimento e insight, como um pré-requisito para a invenção, vai por todo o caminho até a hierarquia ordenada que compreende cada criatura viva; da aranha, salmão, orca: “Cada uma é impressionantemente atraente e completa, totalmente comprometida a ser o que é“.

A organização hierárquica é a chave, e Axe ilustra o conceito de forma clara, com exemplos que incluem o sistema fotossintético das cianobactérias e o “sistema completo”, a “hierarquia funcional” da visão dos mamíferos.

Isso é tudo maravilhosamente explicado – Axe é um belo escritor – em menos de trezentas páginas que se movem rapidamente e com grande brio. “Meu objetivo”, escreve Axe, é “É libertar os leitores da sua dependência de peritos. Ele fez isso, magistralmente.

Estou no Twitter. Siga-me @d_klinghoffer.

 

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.

 

O relógio molecular mantém o tempo evolutivo. – Primeiras previsões da evolução.

Por Cornelius Hunter – Darwins Predictions

Texto adaptado.

Na década de 1960 os biólogos moleculares aprenderam a analisar moléculas de proteínas e a determinar a sequência de aminoácidos que compreendem uma proteína. Foi então descoberto que uma determinada molécula de proteína varia um pouco de espécie para espécie. Por exemplo, a hemoglobina, uma proteína do sangue, tem função semelhante, a dimensão global e a estrutura em espécies diferentes. Mas a sua sequência de aminoácidos varia de espécie para espécie. Emile Zuckerkandl e Linus Pauling argumentaram que, se tais diferenças de sequência foram o resultado de mudanças evolutivas que ocorrem ao longo da história da vida, então elas poderiam ser usadas ​​para estimar eventos passados de especiação – uma noção que se tornou conhecida como o relógio molecular(Zuckerkandl and Pauling)

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Relógio Molecular

Em décadas posteriores este conceito de relógio molecular, baseando-se no pressuposto de uma taxa mais ou menos constante de evolução molecular, tornou-se fundamental na biologia evolutiva. (Thomas, et. al.) Como a Academia Nacional de Ciências explicou, o relógio molecular “determina relações evolutivas entre organismos, e indica o tempo no passado, quando as espécies começaram a divergir uma da outra.(Science and Creationism, 3) Na verdade, o relógio molecular foi exaltado como forte evidência de evolução e, na verdade, um sentimento comum foi de que a evolução era obrigada a explicar essas evidências. Como um evolucionista molecular líder escreveu, o relógio molecular é “compreensível apenas num quadro evolutivo.(Jukes, 119, ênfase no original)

A alegação de que o relógio molecular só pode ser explicado pela evolução é, no entanto, agora, um ponto discutível; como mostra o crescente número de evidência, que diferenças moleculares, muitas vezes não se encaixam no padrão esperado. O relógio molecular que os evolucionistas tinham imaginado não existe. A literatura está cheia de exemplos onde o conceito de relógio molecular falha. Por exemplo, verificou-se inicialmente que os diferentes tipos de proteínas devem evoluir a taxas muito diferentes, se houver um relógio molecular. Por exemplo, os (proteínas) fibrinopeptídios em várias espécies devem ter evoluído mais do que quinhentas vezes mais rápido do que a proteína histona IV. Além disso, verificou-se que a taxa de evolução de certas proteínas devem variar significativamente ao longo do tempo, entre diferentes espécies e entre diferentes linhagens. (Thomas, et. al.; Andrews, 28)

A proteína relaxina, a enzima superóxido dismutase (SOD) e a glicerol-3-fosfato desidrogenase (GPDH), por exemplo, todas contradizem a predição do relógio molecular. Por um lado, a SOD mostra inesperadamente muito maior variação entre os tipos semelhantes de moscas da fruta do que entre organismos muito diferentes, tais como animais e plantas. Por outro lado GPDH mostra a tendência oposta para a mesma espécie. Como um cientista concluiu, GPDH e SOD em conjunto, nos deixam “sem poder preditivo e sem relógio adequado.(Ayala)

Os evolucionistas estão encontrando cada vez mais, provas de que as taxas supostas de evolução molecular devem variar consideravelmente entre as espécies em uma ampla gama de táxons, incluindo mamíferos, artrópodes, plantas vasculares, e até mesmo entre linhagens estreitamente relacionadas. Como um estudo concluiu: “O falso pressuposto de um relógio molecular ao reconstruir filogenias moleculares pode resultar em topologia incorreta e estimativa de data tendenciosa. … Este estudo mostra que há uma variação significativa na taxa de todos os filos e na maioria dos genes examinados … (Thomas, et. al.)

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Os evolucionistas continuam a utilizar o conceito de relógio molecular, mas os muitos fatores de correção destacam o fato de que as sequências de dados estão sendo adaptadas a teoria, ao invés do contrário. Como um evolucionista advertiu: “Parece desconcertante que existem muitas exceções à progressão ordenada de espécies como é determinada por homologias moleculares; tanto é verdade que eu acho que a exceção, as peculiaridades, podem carregar a mensagem mais importante.(Schwabe)

Referências:

Andrews, Peter. 1987. “Aspects of hominoid phylogeny” in Molecules and Morphology in Evolution, ed. Colin Patterson. Cambridge: Cambridge University Press.

Ayala, F. 1999. “Molecular clock mirages.” BioEssays 21:71-75.

Jukes, Thomas. 1983. “Molecular evidence for evolution” in: Scientists Confront Creationism, ed. Laurie Godfrey. New York: W. W. Norton.

Schwabe, C. 1986. “On the validity of molecular evolution.” Trends in Biochemical Sciences 11:280-282.

Science and Creationism: A View from the National Academy of Sciences. 2d ed. 1999. Washington, D.C.: National Academy Press.

Thomas, J. A., J. J. Welch, M. Woolfit, L. Bromham. 2006. “There is no universal molecular clock for invertebrates, but rate variation does not scale with body size.” Proceedings of the National Academy of Sciences 103:7366-7371.

Zuckerkandl, E., L. Pauling. 1965. “Molecules as documents of evolutionary history.” J Theoretical Biology 8:357-366.

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.

A linguagem codificada escrita em microtúbulos, o esqueleto da célula, e como isso ressalta surpreendentemente a origem inteligente da vida. – PARTE I

Por Angelo Grasso

 

 

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O Designer da vida deixou uma riqueza de evidências de sua existência na criação. Vastas impressões que evidenciam o design inteligente em cada célula viva. É amplamente conhecido que o DNA é um dispositivo de armazenamento de informação complexa e especificada, que codifica a informação para produzir proteínas e dirigindo muitos processos altamente complexos na célula. O que é menos conhecido, é que existem vários outros sistemas de códigos, bem como, nomeadamente, o código de ligação de histonas, código de ligação do fator de transcrição, o código de splicing,o código de estrutura secundária de RNA, e o código ultracomplexo e ainda não decifrado glycans. E há um outro sistema de código surpreendente, o chamado código Tubulin, que está sendo desvendado aos poucos em recentes pesquisas científicas. Sabe-se até agora que, entre outras coisas, ele dirige e dá sinais para proteínas motoras cinesina e miosina precisamente onde e quando para desengatar a partir de auto-estradas nanomolares aonde entregar sua carga.

 

Pesquisas recentes estão descobrindo que este código de uma maneira mesmo incrível até armazena nossas memórias no cérebro e as torna disponíveis a longo prazo.

 

Para que as células funcionem adequadamente, elas devem organizar-se e interagir mecanicamente umas com as outras e com o seu ambiente. Elas têm que ser corretamente em forma, fisicamente robustas, e devidamente estruturadas internamente. Muitas têm que mudar a sua forma e se deslocar de um lugar para outro. Todas as células têm que ser capaz de reorganizar seus componentes internos à medida que crescem, se dividem, e adaptar-se às novas circunstâncias. Estas funções espaciais e mecânicas dependem de um sistema de filamentos notável chamado o citoesqueleto. Variadas funções do citoesqueleto dependem do comportamento de três famílias de filamentos: filamentos actina-proteína, microtúbulos e filamentos intermédios. Os microtúbulos são muito importantes para um número de processos celulares.

 

Eles estão envolvidos na manutenção da estrutura da célula e fornecem uma plataforma para montagens macromoleculares intracelulares através dos motores moleculares dineínas e cinesinas que marcham como gente. Eles também estão envolvidos na separação cromossoma (mitose e meiose), e são os principais constituintes de fusos mitóticos, os quais são utilizados para puxar para além dos cromossomas eucarióticos. A divisão celular mitótica é a tarefa mais fundamental de todas as células eucariótas vivas. As células têm máquinas intrincadas e bem regulamentadas para garantir que a mitose ocorra com uma frequência adequada e com alta fidelidade. Se alguém quiser explicar a origem das células eucarióticas, o surgir da mitose, seu mecanismo, organelas celulares envolvidas e proteínas devem ser explicadas. O centrossoma desempenha um papel central: ele funciona como o principal centro-organização dos microtúbulos e desempenha um papel vital em guiar a segregação dos cromossomos durante a mitose. No centrossoma, dois centrioles residem em ângulos retos entre si, ligados, por fibras, numa extremidade.

 

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Estas estruturas são perfeitas arquiteturas essenciais em muitas células de animais e plantas (embora não em plantas com flores ou fungos, ou em procariotas). Elas ajudam a organizar os centrossomas, cujos eixos de microtúbulos durante a divisão celular chegam aos cromossomos alinhados e trazê-los para as células filhas.

 

Heterodímeros α- e β-tubulina são as subunidades estruturais da estrutura microtúbulo. A estrutura é dividida no domínio do terminal amino contendo a região de ligação de nucleótidos, um domínio intermediário contendo o local de ligação do taxol, e o domínio carboxi-terminal, que provavelmente constitui a superfície de ligação para proteínas do motor. A menos que todos os três domínios funcionais estivessem totalmente funcionais e desenvolvidos desde o início, as tubulinas não teriam nenhuma função útil. Não haveria razão para o local de ligação Taxol estar sem proteínas de motor existentes. Instabilidade dinâmica, a mudança estocástica entre crescimento e contração, é essencial para a função de microtúbulos.

 

A dinâmica dos microtúbulos no interior das células é regulada por uma variedade de proteínas que ligam dímeros de tubulina ou os microtúbulos. Proteínas que se ligam aos microtúbulos são chamados coletivamente de proteínas associadas a microtúbulos, ou a família maps.The MAP inclui grandes proteínas como a MAP-1A, MAP-1B, 1C-MAP, MAP-2 e MAP-4 e componentes menores, como tau e MAP 2C.

 

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Isto é altamente relevante. Os microtúbulos dependem de proteínas associadas a microtúbulos para a função apropriada. Interdependência é uma característica da concepção inteligente, e uma forte evidência de que ambos, microtúbulos, e proteinas MAP’s tiveram que emergir juntos, ao mesmo tempo, uma vez que um depende do outro para a função apropriada. Mas mais do que isso. Os microtúbulos são essenciais para formar o citoesqueleto, o qual é essencial para a forma e estrutura da célula. Em poucas palavras, Sem proteínas MAP’s, não haveria nenhuma função adequada dos microtúbulos. Sem microtúbulos, nenhuma função adequada do citoesqueleto poderia existir. Sem citoesqueleto, nenhuma célula com funcionamento adequado existiria. A evidência é muito forte, que todos esses elementos tiveram que surgir juntos, de uma vez. Cinesina e Dynein pertencem a familia de proteínas MAP’s. Proteínas cinesina contribuem para a atividade de despolimerização de microtúbulos ao centrómero centrossoma e durante a mitose. Estas atividades têm sido mostradas como sendo essencial para a morfogénese do fuso e a segregação de cromossomas. A emergência evolutiva gradual de células eucarióticas não é factível por mais uma razão, descrita aqui.

 

Obs: A fonte do deste artigo possui os artigos originais e suas referências.

 

Continua… …. ….

 

 

 

 

O incrível spliceosome , a máquina macromolecular mais complexa conhecida, e processamento de pré-mRNA em células eucarióticas

Por Angelo Grasso

 

 

Ao longo do caminho para fazer proteínas em células eucarióticas, há toda uma cadeia de eventos subsequentes que devem estar simultaneamente plenamente operacionais, bem como as máquinas prontas no local, a fim de obter o produto funcional, isto é proteínas. No início do processo, o DNA é transcrito na máquina molecular de RNA-polimerase, para se obter o RNA mensageiro (mRNA), que depois tem de passar por modificações pós-transcricionais. Isso é tampando o mRNA, fase chamada de alongamento, o splicing, corte, poliadenilação e terminação, antes que possa ser exportado a partir do núcleo para o CITOSSOL, e síntese protéica iniciada, (TRADUÇÃO), e a conclusão da síntese de proteína e dobra das proteínas.
mRNAs bacterianas são sintetizadas pela polimerase de RNA, a transcrição partindo e parando em pontos específicos no genoma. A situação em eucariotas é substancialmente diferente. Em particular, a transcrição é apenas o primeiro de vários passos necessários para a produção de uma molécula de mRNA madura. O RNA maduro para muitos genes é codificado de uma maneira descontínua numa série de exões discretos, que são separados um do outro ao longo da cadeia de RNA por intrões não-codificantes. mRNA, rRNA, e tRNA podem conter intrões que devem ser removidos a partir de RNAs do precursor para produzir moleculas funcionais . A tarefa formidável de identificação e junção para unir exões entre todos os RNA’s intrônicos é realizada por uma máquina grande de ribonucleoproteína, chamada spliceossoma, qual é composta de várias pequenas ribonucleoproteínas nucleares individuais, cinco snRNPs, pronuncia-se ” snurps “, (U1, U2, U4, U5 e U6), cada uma contendo uma molécula de RNA chamada de snRNA que tem geralmente 100-300 nucleótidos de comprimento, além de fatores adicionais de proteínas que reconhecem sequências específicas do mRNA ou promovem rearranjos conformacionais na spliceosoma necessário para a reação de splicing a progressão, e muitas proteínas adicionais a mais que vão e vêm durante a reação de agregação. Ele foi descrito como uma das ” máquinas mais complexas macromoleculares conhecidas”, composta por mais de 300 proteínas distintas e cinco RNAs“.
Os snRNAs realizam muitos dos eventos de reconhecimento de mRNA do spliceosome. Sequências de consenso local Splice são reconhecidas por fatores não-snRNP; a sequência de ramo de ponto é reconhecida pela proteína de ramo de ligação ponto-(BBP), e o aparelho de polipirimidina e 3 ‘local de splicing estão ligados por dois componentes proteicos específicos de um complexo de splicing referidos como U2AF (U2 fator auxiliar), U2AF65 e U2AF35, respectivamente.
Este é mais um grande exemplo de uma máquina molecular surpreendentemente complexa, que vai operar e exercer a sua função orquestrada precisa corretamente somente com todos os componentes totalmente desenvolvidos e formados e capazes de interagir de uma maneira altamente complexa, ordenada, precisa. Ambos, o software e o hardware, devem estar no local totalmente desenvolvidos, ou o mecanismo não iria funcionar. Nenhum estágio intermediário iria fazer o trabalho. E nem snRNPs (U1, U2, U4, U5 e U6) têm qualquer função, se não totalmente desenvolvidos. E mesmo se eles estivessem lá, sem a proteína ramo de ligação ponto-(BBP) no lugar, nada feito também, desde que o local de splicing correto não poderia ser reconhecido. E os íntrons e éxons não tinham que surgir em simultâneo com a spliceosome? Não admira, que o artigo científico: “Origem e evolução de íntrons spliceosomal” admite: Evolução da estrutura éxon-íntron dos genes eucarióticos tem sido uma questão de longa data, de debate intensivo, e conclui que: A elucidação do quadro geral da evolução da arquitetura gene eucarionte de maneira alguma implica que os principais problemas no estudo da evolução e função intron foram resolvidos. Muito pelo contrário, as questões fundamentais continua em aberto. Se a primeira etapa evolutiva teria sido o surgimento de íntrons self-splicing do Grupo II, então a questão se seguiria: Por que a evolução não parou por aí, já que esse método funciona muito bem?

 

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Não há roteiro crível, como íntrons e éxons, e a função de emenda poderia ter surgido de forma gradual. Que utilidade o spliceosome teria , se os elementos essenciais para reconhecer a sequência e fatia a ser cortada não estaria no lugar? O que aconteceria, se o mRNA com pré éxons e íntrons estivessem no local, mas o spliceosome não estivesse pronto no lugar para fazer a modificação pós-transcricional ? E nem o código de splicing, que direciona a maneira em que a emenda deve ser feita ?

 

No artigo: “junk” DNA ESCONDE INSTRUÇÕES DE MONTAGEM, o autor, Wang, observa que splicing “é um processo rigorosamente regulado, e um grande número de doenças são causadas pela” falha de regulação ‘de splicing em que o gene não foi cortado e colado corretamente. ” Splicing incorreta na célula pode ter conseqüências terríveis como o produto desejado não ser produzido, e muitas vezes os produtos errados podem ser tóxicos para a célula. Por esta razão, foi proposto que ATPases são importantes para mecanismos de revisão ” que promovem a fidelidade na selecção do local de splice. No livro Essentials of Molecular Biology , George Malacinski ressalta por que a produção de polipeptídeos adequados é fundamental:

“Uma célula não pode, evidentemente, se dar ao luxo de perder qualquer uma das junções de processamento por até mesmo um único nucleótido, porque isto poderia resultar numa interrupção da fase de leitura correta, levando a uma proteína truncada.”

 

 

Após a ligação destes componentes iniciais, o resto do aparelho de emenda monta-os em torno dos componentes do mRNA, e em alguns casos, até deslocando alguns dos componentes anteriormente ligados.

 

Pergunta: Como é que as informações para montar o aparelho de emenda corretamente surgiram gradualmente? A fim de fazer isso, tinham as peças para montar esta maquina nanomolecular formidável não ter que estar lá, no local da montagem, totalmente desenvolvidos e especificados e prontos para o recrutamento? Tinha a disponibilidade destes componentes não ter que ser sincronizada, de modo que, em algum ponto, quer individualmente ou em combinação, eles foram todos disponíveis, ao mesmo tempo? Tinha a montagem não ter que ser coordenada no modo e na maneira certa desde o início? As partes não tinham que ser compatíveis entre si, e capaz de corretamente ‘interagir’? Mesmo se os sistemas sub ou partes são colocados juntos na ordem certa, eles também precisam estar com a interface correta desde o primeiro momento.
Será que é imaginável que esta máquina complexa fosse o resultado de um desenvolvimento evolutivo progressivo, em que as moléculas simples são o início da cadeia de biossíntese e são, em seguida desenvolvidas progressivamente em passos sequenciais, se o objetivo final não é conhecido pelo processo e mecanismo de promoção do desenvolvimento? Como poderia cada produto intermediário no caminho ser um ponto final da via, se este ponto final intermediário não apresentava função? Cada ponto de desenvolvimento intermediário não tinha que ser utilizável como um produto final com aptidão de sobrevivência maior? E como poderia ser utilizável, se a cadeia de sequência de aminoácidos tinha apenas uma fracção da sequência totalmente desenvolvida? Conhecimento molecular é a quantidade mínima de informação útil para um gene necessário para ter qualquer função. Se um gene não contém conhecimento molecular, então ele não tem nenhuma função, ele não confere qualquer vantagem seletiva. Assim, antes de uma região do DNA conter o conhecimento molecular necessário, a seleção natural não desempenha nenhum papel em guiar a sua evolução.

 

Assim, o conhecimento molecular pode ser relacionado a uma probabilidade de evolução.
Como poderia passos sucessivos ser adicionados para melhorar a eficiência de um produto onde não havia nenhum uso para ele nesta fase? Apesar do fato de que os defensores do naturalismo abraçarem este tipo de cenário, parece óbvio que é extremamente improvável que seja possível desta maneira.

 

Martin e Koonin admitem em seu artigo “Hipóteses: Introns e a origem da compartimentalização núcleo-citoplasma,“: A transição para splicing-dependente do spliceosome também vai impor uma demanda implacável para invenções, além do spliceosome. E além disso: Mais recente é o reconhecimento que não há praticamente nenhum grau evolutivo detectável na origem do spliceosome, que aparentemente estava presente em seu estado de pleno direito no ancestral comum de linhagens eucarióticas estudadas até agora. Isso é uma admissão surpreendente.
Isto significa que o spliceosome apareceu completamente formado quase abruptamente, e que a invasão íntron teve lugar durante um curto período de tempo e não mudou em supostamente centenas de milhões de anos.

 

0266Em outro artigo interessante: Quebrando o segundo código genético, os autores escrevem : As instruções genéticas de organismos complexos exibem um recurso contra-intuitivo não compartilhado por genomas mais simples: sequências de nucleótidos que codificam uma proteína (éxons) são interrompidos por outras regiões de nucleótidos que parecem ter nenhuma informação (íntrons). Esta organização bizarra de mensagens genéticas forçam células a remover íntrons do mRNA precursor (pré-mRNA) e, em seguida, emendar juntos os éxons para gerar instruções traduzíveis. Uma vantagem do presente mecanismo é que ele permite que diferentes células para escolher meios alternativos de splicing de pré-mRNA e, assim, gera diversas mensagens a partir de um único gene. As variantes podem, em seguida codificar proteínas diferentes com funções distintas. Uma dificuldade com a compreensão de splicing alternativo de mRNA de pré-seleção é a de que os exões particulares em mRNAs maduros não são determinados apenas por sequências de intrões adjacentes aos limites de exão, mas também por uma série de outros elementos de sequências presentes em ambos os exões e intrões. Estas sequências auxiliares são reconhecidas por fatores reguladores que auxiliam ou impedem a função do spliceossoma – a maquinaria molecular responsável pela remoção do intrão.
Além disso, o acoplamento entre o processamento do RNA e transcrição do gene influencia o splicing alternativo, e dados recentes implicam a embalagem de DNA com proteínas histonas e modificações covalentes das histonas – o código epigenético – na regulação do splicing. A interação entre a histona e os códigos de emenda terá, portanto, que ser precisamente formulada nas abordagens futuras.
Pergunta: Como é que os mecanismos naturais forneceriam o ajuste fino, sincronização e coordenação entre a histona e os códigos de emenda? Em primeiro lugar, estes dois códigos e as proteínas transportadoras e moléculas (a hardware e software) teriam que emergir por eles mesmos, e em uma segunda etapa orquestrar a sua coordenação. Por que é razoável acreditar, que as reações químicas não guiadas, aleatórias seriam capaz de sair com funções organismal imensamente complexas?
Fazale Rana :

Surpreendente é o fato de outros códigos, tais como o código de ligação a histona, o código de ligação de fator de transcrição, o código de splicing, e o código de estrutura secundária de RNA, o código glycan, e o código de tubulins se sobrepoem ao código genético. Cada um destes códigos desempenha um papel especial na expressão do gene, mas eles também devem trabalhar em conjunto de forma coerente e integrada.

 

 

Obs: No texto postado pelo autor podes acessar aos links, referências.

As imagens do texto são a partir da web.

A evolução das proteínas. – As primeiras previsões da evolução.

Por Darwins Predictions – Cornelius Hunter

 

 

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Genes codificadores de proteínas constituem apenas uma pequena fração do genoma em organismos superiores, mas os seus produtos de proteínas são cruciais para o funcionamento da célula. Eles são apenas os trabalhadores atrás de cada tarefa na célula, incluindo a digestão dos alimentos, a síntese de produtos químicos, apoio estrutural, conversão de energia, a reprodução celular e fazer novas proteínas. E como uma máquina bem afinada, as proteínas fazem o seu trabalho muito bem. As proteínas são onipresentes em toda a vida e devem datar desde os primeiros estágios da evolução. Portanto, a evolução prevê que as proteínas evoluíram quando a vida apareceu pela primeira vez, ou não muito tempo depois. Mas apesar dos enormes esforços de pesquisa científica, ficou claro que a tal evolução das proteínas é astronomicamente improvável.

Uma das razões do porque a evolução das proteínas é tão difícil é que a maioria das proteínas são designs extremamente específicos em uma outra paisagem robusta de fitness. Isto significa que é difícil para a seleção natural orientar mutações em direção as proteínas necessárias.Na verdade, quatro estudos diferentes, realizados por diferentes grupos e utilizando métodos diferentes, relatam; todos, que cerca de 10 70 de experiências evolutivas seriam necessárias para chegar perto o suficiente de uma proteína funcional antes da seleção natural poder assumir e refinar o design da proteína.Por exemplo, um dos estudos concluiu que 10 63  de tentativas seriam necessárias para uma proteína, relativamente curta.(Reidhaar-Olson) E um resultado semelhante (10 65 de tentativas necessárias) foi obtido comparando as sequências de proteína.(Yockey) Outro estudo descobriu que são necessárias de 1064 a 1077 de tentativas (Axe) e um outro estudo concluiu que 10  70 de tentativas seriam necessárias.(Hayashi) Nesse caso, a proteína foi apenas  parte de uma proteína maior, que no caso era intacta, tornando assim mais fácil para a pesquisa. Além disso, estas estimativas são otimistas porque os experimentos eram apenas para procurar  proteínas com uma única função; enquanto que as proteínas reais executam várias funções.

Esta estimativa conservadora de 10 70 de tentativas necessárias para evoluir uma proteína simples é astronomicamente maior do que o número de tentativas que são viáveis.E explicações de como a evolução poderia alcançar um grande número de buscas, ou de alguma forma evitar esse requisito, exige a pre-existência de proteínas e por isso são explicações circulares.Por exemplo, um papel estimou que a evolução poderia ter feito 10 43  de tais tentativas. Mas o estudo assumiu todo o tempo da história da terra disponível, em vez de uma janela limitada de tempo, que na verdade, a evolução teria tido. Ainda mais importante, o estudo assumiu a pré-existência de uma grande população de bactérias (que assumiu que terra foi completamente coberta com bactérias).E, claro, as bactérias estão cheias de proteínas.Claramente essas bactérias não existiriam antes das primeiras proteínas evoluírem.(Dryden) Mesmo com estes pressupostos convenientes irreais, o resultado foi de vinte e sete ordens de magnitude aquém do exigido.

Tendo em conta estes vários problemas significativos, as chances da evolução ter encontrado proteínas a partir de um início aleatório são, como explicou um evolucionista , “altamente improvável“. (Tautz) Ou como outro evolucionista colocou, “embora a origem dos primeiros genes primordiais poder, em última instância, ser rastreada até alguns precursores do então chamado “mundo de RNA” de bilhões de anos atrás, suas origens permanecem enigmáticas.” (Kaessmann)

(Texto adaptado)

 

****Obs: A imagem do texto é do Livro Fomos Planejados (Marcos Eberlin)

 

Referências
Axe, D. 2004. “Estimating the prevalence of protein sequences adopting functional enzyme folds.” J Molecular Biology341:1295-1315.

Dryden, David, Andrew Thomson, John White. 2008. “How much of protein sequence space has been explored by life on Earth?.” J. Royal Society Interface 5:953-956.

Hayashi, Y., T. Aita, H. Toyota, Y. Husimi, I. Urabe, T. Yomo. 2006. “Experimental Rugged Fitness Landscape in Protein Sequence Space.” PLoS ONE 1:e96.

Kaessmann, H. 2010. “Origins, evolution, and phenotypic impact of new genes.” Genome Research 10:1313-26.

Reidhaar-Olson J., R. Sauer. 1990. “Functionally acceptable substitutions in two alpha-helical regions of lambda repressor.” Proteins 7:306-316.

Tautz, Diethard, Tomislav Domazet-Lošo. 2011. “The evolutionary origin of orphan genes.” Nature Reviews Genetics12:692-702.
Yockey, Hubert. 1977. “A calculation of the probability of spontaneous biogenesis by information theory.” J Theoretical Biology 67:377–398.

Stephen Meyer – Proteínas funcionais e informações para planos corporais –

Dr. Stephen Meyer comenta no final de um vídeo:

Agora, há mais um problema na medida da geração de informações. Acontece que você não só precisa de informações para construir genes e proteínas, ela acaba por construir “Body-Plans”

Você precisa de níveis mais elevados de informação. Maiores instruções de ordem de montagem. Códigos de DNA para a construção de proteínas, mas as proteínas têm de ser arranjadas em circuitos distintivo para formar os tipos de células distintas. Os tipos celulares têm de ser arranjadas em tecidos. Os tecidos têm de ser organizados em órgãos. Os órgãos e tecidos devem ser especificamente organizados para gerar novos “Planos-Corporais” [Body-Plans] inteiros, arranjos característicos dessas partes do corpo. Sabemos agora que o DNA por si só não é responsável por essas ordens superiores de organização.

O DNA codifica proteínas, mas por si só, não garante que as proteínas, os tipos de células, tecidos, órgãos, serão todos dispostos no corpo. E o que isso significa é que a morfogênese Corpo-Plano, como é chamada, depende de informações que não são parte do DNA. O que significa que você pode transformar o DNA indefinidamente.

80 milhões anos, a 100 milhões de anos até que a vaca tussa. Não importa, porque na melhor das hipóteses você só está indo encontrar uma nova proteína em algum lugar lá fora, naquele vasto espaço de sequência combinatória. Você não está, através da mutação do DNA sozinho, gerando estruturas de ordem superior que são necessárias para a construção de um plano corporal. Então, o que podemos concluir através disso é que o mecanismo neo darwinista é manifestamente insuficiente para explicar a origem da informação necessária para construir novos genes e proteínas, e também é manifestamente insuficiente para explicar a origem de formas biológicas inovadoras.
Stephen Meyer – (trecho retirado de Meyer / Sternberg vs. Shermer / debate Prothero – 2009)

Aqui um vídeo sobre planos corporais e DNA, de Jonathan Wells (Sem tradução)

Graças te dou, visto que por modo assombrosamente maravilhoso me formaste; as tuas obras são admiráveis, e a minha alma o sabe muito bem – Salmos 139:14

As proteínas são Aleatórias?

(By Enezio A Filho)
Fred Sanger, as sequências de proteínas e a evolução versus a ciência.
As proteínas são aleatórias?
A morte do grande bioquímico Frederick Sanger esta semana nos lembra de mais um dos muitos fracassos da evolução, isto é, a visão de que as sequências de proteínas são aleatórias. Eis como um obituário de Sanger explica:
… Chibnall e Sanger acreditavam que deveria existir uma possibilidade real de se determinar a estrutura química das proteínas. Esta ideia era controversa naquele tempo pois, embora os 20 ou mais aminoácidos que podem entrar na formação de proteínas fossem conhecidos, a maioria dos cientistas acreditavam que a disposição dos aminoácidos diferentes numa proteína era aleatória. Um professor tinha até produzido uma fórmula matemática complexa que expressaria esta função aleatória. Assim, quando Chibnall tentou que Sanger obtivesse fundos de pesquisa do Medical Research Council [Conselho de Pesquisa Médica] para pesquisar a estrutura de proteína, o fundo de pesquisa foi recusado porque “todo mundo sabia” que o padrão dos aminoácidos em uma proteína era aleatório.
Apesar disso, Sanger conseguiu juntar dinheiro suficiente de várias fontes para começar a pesquisa. De 1944 a 1951 ele fez parte do Beit Memorial Fellowship for Medical Research; e em 1951, ocasião em que o Medical Research Council [Conselho de Pesquisa Médica] tinha reconhecido a importância de sua pesquisa, ele se tornou membro do staff externo do MRC.
A proteína que Sanger escolheu para sua pesquisa foi a insulina que, bem como sendo relativamente pequena em tamanho, tinha fortes implicações clínicas na compreensão de doenças tais como a diabetes. Ele desenvolveu um método de marcar o aminoácido final e separá-lo da insulina. O aminoácido final era então identificado e o processo repetido. Através deste laborioso método, Sanger demonstrou que uma molécula de insulina contém duas correntes de peptídeos feitas de dois ou mais aminoácidos que são ligados entre si por duas pontes de dissulfeto. Eles levaram mais oito anos para identificar finalmente os 51 aminoácidos que compõem a insulina.
A mitologia evolucionária da aleatoriedade em nível molecular persistiu por muitos anos vindouros. Eis como o famoso evolucionista francês, Jacques Monod, descreveu a descoberta pioneira de Sangar no seu clássico evolucionário Chance & Necessity [Acaso & Necessidade]:
“A primeira descrição da sequência completa de uma proteína globular foi dada por Sangar em 1952. Foi tanto uma revelação como um desapontamento. Esta sequência, que sabiam definir a estrutura, daí as propriedades eletivas de uma proteína funcional (insulina), foi demonstrada ser sem nenhuma regularidade, sem qualquer característica especial, ou qualquer característica restritiva. Mesmo assim, a esperança permaneceu que, com o acúmulo gradual de outras descobertas como esta, de algumas leis gerais de montagem, bem como de certas correlações funcionais, isso seria finalmente esclarecido. Hoje, a nossa informação se estende a centenas de sequências correspondendo a várias proteínas extraídas de todos os tipos de organismos. Das pesquisas dessas sequências, e depois de compará-las sistematicamente com a ajuda de meios modernos de análise e computação, nós agora estamos numa posição para deduzir a lei geral: é a lei do acaso. Para ser mais específico: essas estruturas são “aleatórias” no sentido exato que, fôssemos nós saber a ordem exata de 199 resíduos [i.e., os aminoácidos] em uma proteína contendo 200, seria impossível formular qualquer regra, teórica ou empírica, que nos capacitasse a predizer a predizer a natureza de um resíduo ainda não identificado na análise.
Dizer que em  um polipeptídeo a sequência de aminoácido é “aleatória” pode, talvez, soar como uma admissão de total ignorância.  Bem ao contrário, a declaração expressa a natureza dos fatos.” [Vintage Books Edition, 1972, p. 96]
Na verdade, as sequências de aminoácidos não são aleatórias não mais do que uma sentença em inglês é aleatória. Mas se você não conhece a linguagem, ela pode parecer aleatória, tal como nesta sequência letras: “modnartonsierutan”. Mas aparências podem enganar. Reversta a ordem e adicione alguns espaços, e a sequência se torna: “nature is not random” [a natureza não é aleatória].
Testes padrões de aleatoriedade demonstram que o texto em ingles, e as sequências de proteínas, não são aleatórios. Apesar disso, os evolucionistas continuaram a promover esta visão. Um artigo de 1986 descreveu as proteínas globulares como tendo “sequências aleatórias” e que os requisitos físicos de tais proteínas são comumente herdadas em sequências aleatórias.
Do mesmo modo bem mais tarde em 1990 os evolucionistas asseveraram que a distribuição de aminoácidos oleosos em sequências de proteínas não podiam “ser distinguidas daquelasesperadas de uma distribuição aleatória.” Assim, as proteínas poderiam ter “se originado de sequências aleatórias.”
Tudo isso foi demonstrado ser falso e é mais outra predição falsa do pensamento evolucionário metafisicamente orientado.