Um novo nível de código genético

Notícia publicada no New York Times.

Cientistas Dizem Ter Encontrado um Código Além do Genético no DNA


Figura: (Loren Williams/Chemistry and Biochemistry, Georgia Institute of Technology). Em uma célula viva, a dupla hélice do DNA se dobra em torno de um nucleossoma (no meio, em verde) e se liga a algumas de suas proteínas, conhecidas como histonas.

O código genético especifica todas as proteínas que uma célula faz. O segundo código, superposto ao primeiro, estabelece o posicionamento dos nucleossomas, carretéis proteínicos miniaturizados, em torno dos quais o DNA é enrolado. Os carretéis tanto protegem como controlam o acesso ao próprio DNA.

Esta descoberta, caso confirmada, pode abrir novas perspectivas na mais alta ordem de controle dos genes, tal como o crítico, porém ainda misterioso, processo pelo qual cada tipo de célula humana é permitida a ativar os genes que precisa, mas não pode ter acesso aos genes usados por outro tipo de células.

O novo código é descrito na corrente edição da Nature por Eran Segal do Instituto Weizmann (Israel) e Jonathan Widom da Northwestern University do Illinois e seus colegas. Existem cerca de 30 milhões de nucleossomas em cada célula humana. São necessários tantos deles porque a cadeia de DNA se enrosca em cada um somente 1,65 vezes, em uma trança que contém 147 de suas unidades, e a molécula de DNA, em um único cromossoma pode ter até 225 milhões de unidades de comprimento.

Os biólogos suspeitaram, por anos a fio, que algumas posições do DNA, notavelmente aquelas onde ele se dobrava com mais facilidade, poderiam ser mais favoráveis a nucleossomas do que outras, mas não havia um padrão aparente. Os Doutores Segal e Widom analisaram a seqüência em cerca de 200 lugares no DNA do genoma do levedo, onde os nucleossomas sabidamente se uniam, e descobriram que, com efeito, existe um padrão oculto. Conhecendo o padrão, eles foram capazes de predizr a localização de cerca de 50% dos nucleossomas em outros organismos. O padrão é uma combinação de seqüências que torna mais fácil para o DNA se dobrar e se enrolar apertadamente em torno de um nucleossoma. Mas o padrão necessita da presença de apenas algumas das seqüências em cada ponto de união de nucleossomas, de forma que não é óbvio.

O grau de liberdade desses requisitos é, presumivelmente, a razão pela qual ele não entra em conflito com o código genético, que também tem um pouco de redundância ou espaço de variação em sua composição. Ter uma seqüência de unidades no DNA que determinam a localização dos nucleossomas, explicaria uma característica intrigante dos fatores de transcrição, as proteínas que ativam os genes. Os fatores de transcrição reconhecem curtas seqüências de DNA, com cerca de seis a oito unidades de comprimento, que jazem bem em frente ao gene a ser transcirto.

Mas essas curtas seqüências ocorrem tão freqüentemente no DNA que os fatores de transcrição, parecia, deveriam se ligar freqüentemente aos errados. O Dr. Segal, um biólogo computacional, acredita que, de fato, as posições erradas são inacessíveis porque elas ficam na parte do DNA enrolada no nucleossoma. Os fatores de transcrição só podem "ver" as partes do DNA "nú" que ficam entre os nucleossomas.

Os nucleossomas freqüentemente se movimentam, deixando o DNA flutuar livremente quando um gene deve ser transferido. Dado este constante fluxo, o Dr. Segal disse que estava surpreso que pudesse prever tantos como a metade das posições preferenciais para os nucleossomas,

Mas, tendo quebrado o código, «Acreditamos que, pela primeira vez, temos um controle quantitativo real» para a exploração de como os nucleossomas e outras proteínas interagem para controlar o DNA», disse ele. Os outros 50% das posições podem ser determinadas pela competição entre os nucleossomas e outras proteínas, sugere o Dr. Segal. Muitos experts disseram que o novo resultado é plausível porque ele generaliza a antiga idéia de que o DNA é mais encurvável em certas seqüências, que deveriam, assim, favorecer o posicionamento dos nucleossomas.

«Eu penso que é realmente interessante», disse Bradley Bernstein, um boólogo do Massachusetts General Hospital. Jerry Workman do Instituto Stowers Institute em Kansas City disse que a detecção do código dos nucleossomas era «uma visão profunda, caso verdadeira», porque ajudaria a explicar muitos aspectos de como o DNA é controlado.

Os nucleossomas são feitos de proteínas conhecidas com histonas, que são das mais conservadas pela evolução, o que quer dizer que elas mudam muito pouco de uma espécie para outra. Uma histonade uma ervilha e a de uma vaca diferem em apens duas de suas 102 unidades de amno ácidos. Essa conservação é usualmente atribuída à necessidade do perfeito encaixe entre as histonas e o DNA enrolado em torno delas. Mas outra razão, sugere o Dr. Segal, poderia ser que qualquer mudança iria interferir com a capacidade dos nucleossomas encontrarem suas posições designadas no DNA.

No código genético, conjuntos de três unidades de DNA especificam várias espécies de ammino ácidos, as unidades das proteínas. Uma característica curiosa desse código é que ele é redundante, o que significa que un determinado amino ácido pode ser definido por qualquer um de vários tripletos diferentes. Os biólogos têm especulado longamente que a redundância tenha sido projetada para coexistir com outro tipo de código, e este, diz o Dr. Segal, pode ser o código dos nucleossomas.

Uma idéia fascinante! Imaginem o que a obtenção do controle sobre esse suposto código de nucleossomas pode faciltar na cura de doenças geneticamente transmissíveis. Ou em termos de imunologia. E até das neoplasias...

Como dizia o falecido Robert Anson Heilein: "a era dos milagres ainda nem começou..."