Genoma do Anfíbio Xenopus tropicalis

O primeiro sequenciamento do genoma de um anfíbio é o destaque da edição desta sexta-feira (30/4) da revista Science. O grupo internacional de cientistas responsável pelo trabalho publicou o resultado do sequenciamento do genoma de uma rã encontrada na África, a Xenopus tropicalis.

O anuro em questão, segundo os pesquisadores responsáveis pelo sequenciamento, é um importante modelo para o desenvolvimento dos vertebrados. A sequência apresentada contém mais de 20 mil genes codificadores de proteínas, incluindo genes semelhantes de pelo menos 1,7 mil causadores de doenças em humanos.

“Até o momento, foram sequenciados diversos animais com pelos, mas poucos outros vertebrados. Ter um catálogo completo dos genes de Xenopus, ao lado dos genes de humanos, ratos, camundongos e galinhas, nos ajudará a remontar o conjunto dos genes ancestrais dos vertebrados”, disse Richard Harland, professor da Universidade da Califórnia em Berkeley e um dos autores da pesquisa.

“O genoma da Xenopus abre a possibilidade de estudar os efeitos dos disruptores endócrinos nos níveis molecular e genômico”, disse Uffe Hellsten, do Joint Genome Institute em Walnut Creek, primeiro autor do artigo.

Disruptores endócrinos são substâncias químicas – a maior parte derivada da poluição – que imitam os hormônios dos anuros. Sua presença em corpos d’água pode, de acordo com os cientistas, ser parcialmente responsável pelo declínio das populações de sapos, rãs e pererecas em todo o mundo.

“Esperamos que o conhecimento dos efeitos desses disruptores hormonais possa ajudar a preservar a diversidade dos anuros. Como esses produtos químicos também afetam o homem, esse conhecimento poderá ter um efeito positivo na saúde humana”, disse Hellsten.

Xenopus, que significa “pé estranho”, é um gênero de mais de 20 espécies de anuros nativas da África subsaariana. Quando os biólogos descobriram que tais anfíbios eram sensíveis à gonadotrofina coriônica humana (HCG), eles passaram a ser usados em testes de gravidez a partir da década de 1940.

Ao injetar urina de uma mulher em um exemplar de Xenopus, caso ela esteja grávida a rã ovulará e produzirá ovos em menos de 10 horas. Posteriormente, os cientistas verificaram também o importante valor desses pequenos anfíbios – que cabem na palma da mão – no próprio estudo do desenvolvimento embrionário.

Quando o Joint Genome Institute decidiu sequenciar o genoma de um anuro, a comunidade internacional recomendou o X. tropicalis, e não o muito mais conhecido X. larvis, porque o genoma do primeiro tem a metade do tamanho do segundo e seu sequenciamento seria mais rápido e com menor custo.

Um esboço do genoma do X. tropicalis já estava disponível à comunidade científica, mas o novo artigo é a primeira análise do genoma completo.

De acordo com os autores do estudo, a comparação de regiões em torno de genes específicos do anfíbio com o do homem e da galinha mostrou que eles são muito semelhantes, o que indica um alto nível de conservação da organização ou da estrutura dos cromossomos.

“Quando olhamos para alguns segmentos do genoma da Xenopus, estamos literalmente observando estruturas com 360 milhões de anos e que foram partes do genoma do último ancestral comum de todas as aves, anfíbios, dinossauros e mamíferos que passaram pela Terra”, disse Hellsten.

O artigo The Genome of the Western Clawed Frog Xenopus tropicalis (DOI: 10.1126/science.1183670), de Uffe Hellsten e outros, pode ser lido por assinantes da Science em www.sciencemag.org. 

Fonte: Agencia FAPESP

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Gene Relacionado com Obesidade e Diminuição do Volume Cerebral

Um gene ligado à obesidade, presente em quase metade dos europeus ocidentais, pode estar também associado com a degeneração cerebral. A conclusão é de um estudo que será publicado esta semana no site e em breve na edição impressa da revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Para fazer a pesquisa, Paul Thompson, da Escola de Medicina da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, e colegas produziram mapas em três dimensões dos cérebros de 206 caucasianos idosos e saudáveis.

Os cientistas descobriram um padrão de volume cerebral reduzido em portadores de uma sequência de DNA específica (alelo) localizada dentro do gene associado com massa gorda e obesidade (conhecido como FTO).

Segundo os autores do estudo, as diferenças com relação aos demais voluntários não são atribuídas a outros fatores ligados à obesidade, como nível de colesterol, diabetes e pressão alta.

Trabalhos anteriores observaram que o alelo, que está associado com circunferência abdominal e altura maiores do que a média, está presente em 46% dos europeus ocidentais e centrais e em 16% dos asiáticos.

Os autores destacam que a obesidade é um fator conhecido para o declínio cognitivo e que o novo estudo não identificou o mecanismo por trás da atrofia cerebral nos portadores do alelo.

Segundo eles, até o momento não foi possível determinar se a influência genética dessa sequência está entre os fatores determinantes da obesidade. Os pesquisadores apontam que essa variante genética pode contribuir com a degeneração cerebral independentemente (ou além) da influência sobre a massa corporal dos portadores.

O artigo A commonly carried allele of the obesity-related FTO gene is associated with reduced brain volume in healthy elderly (doi: 10.1073/pnas.0910878107), de Paul Thompson e outros, poderá ser lido em breve por assinantes da Pnas em www.pnas.org. 

Fonte: Agencia FAPESP

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Genoma e Tratamento Personalizado para Câncer

Centenas de sequências genômicas de cânceres de diferentes pessoas serão publicadas este ano. Nos próximos anos, serão milhares. A produção de tamanha base de dados, resultado de trabalhos coordenados pelo Consórcio Internacional do Genoma do Câncer (ICGC, na sigla em inglês), é considerada um marco na pesquisa da doença.

Em artigo publicado na edição desta quinta-feira (15/4) da revista Nature, os mais de 200 integrantes descrevem objetivos, metas e conquistas obtidas pelo consórcio lançado há um ano por cientistas de instituições de dez países.

O objetivo principal do ICGC é catalogar 50 dos mais comuns tipos e subtipos de câncer em adultos e crianças. Entretanto, como os participantes destacam no artigo, a dimensão do projeto, somada à necessidade de dados padronizados e de alta qualidade, torna a tarefa um grande desafio.

Os membros do consórcio coordenarão esforços de pesquisa e padronizarão conjuntos de dados e formas de apresentações dessas informações em diferentes estudos. Os participantes destacam a importância de abordar o “balanço delicado entre proteger os dados pessoais dos participantes e compartilhar esses dados de modo que a pesquisa do câncer possa avançar”.

Os 50 tipos de câncer resultarão em cerca de 2,5 mil genomas diferentes – 500 para cada um. As sequências estarão disponíveis livremente na internet.

“Dado o enorme potencial do sequenciamento genômico em revelar informações clinicamente úteis, com custo relativamente baixo, antecipamos que, no futuro não tão distante, genomas parciais ou completos de cânceres serão rotineiramente sequenciados como parte da avaliação clínica dos pacientes”, destacaram os autores.

Ou seja, em alguns anos o paciente poderá ter um tratamento totalmente personalisado, baseado nas informações obtidas do sequenciamento de seu tumor.

A estimativa pode ser até considerada conservadora, dado a velocidade do progresso em estudos genômicos nas duas últimas décadas. O primeiro projeto do genoma humano, que sequenciou meia dúzia de pessoas, custou US$ 1,5 bilhão e levou 15 anos. Hoje, a mesma quantidade de dados pode ser processada em uma semana, por uma fração do valor dispendido originalmente.

“Estamos vivendo uma revolução na maneira com que fazemos pesquisa sobre o câncer. No passado, o desafio era gerar informações. Hoje, os desafios são administrar o volume de dados gerados e encontrar maneiras de interpretá-los, testá-los e aplicá-los de modo adequado”, disse Andrew Biankin, do Instituto Garvan de Pesquisa Médica, na Austrália, um dos pesquisadores do ICGC.

“O consórcio está fornecendo à comunidade científica mundial a melhor ferramenta de pesquisa possível, que permite saber como selecionar o estudo clínico adequado para cada estudo. Sequências genômicas completas permitem que identifiquemos as aberrações moleculares exatas de cada tumor. Entender as aberrações permite que possamos atingi-las com as drogas certas”, disse Biankin.

Segundo o cientista, atualmente, quando se trata um câncer, os médicos prescrevem a seus pacientes os medicamentos que têm mais chances de funcionar. Mas o conhecimento atual é limitado. Uma droga pode não funcionar para uma pessoa, mesmo que atue com sucesso na maioria das outras.

“Se a droga falhar, passamos para o tratamento de segunda linha, terceira e assim por diante. No momento em que chegarmos a um tratamento que realmente funcione, o câncer poderá estar muito avançado. Em caso de câncer pancreático, por exemplo, o paciente provavelmente estará morto”, afirmou Biankin.

“Os bancos de dados do consórcio, baseados na internet, ajudarão a tratar cânceres com tratamentos específicos. Além disso, as informações nos auxiliarão a entender por que alguns tratamentos funcionam e outros não. Também poderemos desenvolver drogas mais eficientes”, disse.

O artigo International network of cancer genome projects (vol. 464 | 15 de abril de 2010 | doi:10.1038/nature08987), do Consórcio Internacional do Genoma do Câncer, pode ser lido por assinantes da Nature em www.nature.com. 

Fonte: Agencia FAPESP

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Transcriptoma do Barbeiro

Em 2009, depois de anunciado o sequenciamento do genoma do barbeiro Rhodnius prolixus, pesquisadores reunidos em um consórcio internacional deram início à identificação dos transcriptomas (partes do genoma que codificam proteínas) do tubo digestivo do inseto. Foram analisados de 4 a 5 mil genes.

“Está sendo feita uma espécie de grande anatomia molecular da digestão dos insetos. O que descobrimos é aplicado como um catálogo esclarecedor da biologia do barbeiro”, disse Pedro Lagerblad de Oliveira, professor do Instituto de Bioquímica Médica (IBqM) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), um dos centros de pesquisa envolvidos no projeto.

A análise do transcriptoma poderá levar o grupo a explicar a interação entre o barbeiro e o Trypanosoma cruzi, parasito causador da doença, e ainda a entender o que ocorre dentro do aparelho digestivo do inseto, conhecimento fundamental para compreender sua eficiência como vetor do mal de Chagas. “O barbeiro tem uma microbiota intestinal que permite a interação entre ele e o protozoário”, explicou Lagerblad.

Sabe-se que o T.cruzi, em sua forma ainda não infectante, interage com o sistema de membranas que cobre o tubo digestivo do inseto e é lá que sofre modificação para uma forma infecciosa. Por conta disso é importante identificar proteínas com as quais o T. cruzi pode interagir.

“Sabemos que o genoma expresso no intestino é que gera um ambiente propício para essa diferenciação e a forma da infecção. O T. cruzi é um protozoário flagelado. Ele fica preso às membranas do tubo digestivo do barbeiro por um pedaço do flagelo (filamento). Então, as proteínas envolvidas nesta interação provavelmente se encontram nessas membranas”, aponta Lagerblad.

No entanto, se os cientistas já sabem que o parasito sofre uma mudança dentro do tubo digestivo do inseto, ainda é um mistério o que faz com que o protozoário se diferencie em uma forma infectante. Vários trabalhos in vitro apontam diferentes fatores que podem ser os responsáveis por promover essa diferenciação, como, por exemplo, a presença de ácido úrico no intestino posterior (reto) do barbeiro.

Mas um segundo ponto que interessa à equipe de pesquisadores do consórcio é saber se, identificados tais genes que propiciam a interação e diferenciação do parasito no intestino do vetor, uma interferência na função dessas proteínas pode interferir no mecanismo da infecção.

“Podemos inibir seletivamente a expressão de um gene e analisar as consequências para inferir a função do gene desconhecido. Para isso, se temos uma sequência de genes, podemos produzir uma molécula que vai se enrolar no RNA, suprimir a manifestação do gene e deixar de codificar a proteína, fazendo com que, por fim, ela deixe de aparecer”, disse o professor Walter Terra, do Departamento de Bioquímica do Instituto de Química da Universidade de São Paulo, integrante do consórcio.

Segundo Terra, que coordena o Projeto Temático “A digestão nos insetos: uma abordagem molecular, celular, fisiológica e evolutiva”, apoiado pela FAPESP, cada tecido de um inseto tem aproximadamente 6 mil proteínas, apresentando um conjunto de proteínas que são comuns – a maioria delas – e algumas específicas.

“O problema é identificar as específicas. Elas sinalizam as diferenças, as propriedades características do tecido. Podemos encontrar proteínas que não se acham em outros lugares e que estão na superfície do tubo digestivo do barbeiro, e isso, para nós, é o mais interessante”, disse Terra.

Ele relata a existência no barbeiro de algumas proteínas que a equipe não esperava encontrar no inseto, como algumas que são típicas da lagarta. Uma das proteínas mais expressas no reto do barbeiro é muito similar a um gene marcador do câncer de bexiga.

“Encontramos também proteínas estranhas expressas em tecidos que se relacionam com tumores humanos e algumas enzimas típicas do interior de células. Algumas sabíamos que podiam correr por fora das células, mas não em um número tão grande como o que encontramos”, apontou.

“Uma possibilidade é que talvez o barbeiro tenha um leque de enzimas, o que faz com que, quando uma é inibida, outra seja expressa. Isso explica porque, em alguns casos, esperamos que o inseto vá ser afetado por um determinado inseticida e não é”, disse Terra.

Esforço internacional

A identificação do transcriptoma do barbeiro – que para os cientistas significa um guia de ferramentas para pesquisa – traz perspectivas para o controle do vetor, como a possibilidade de se pensar em inseticidas de nova geração ou em uma vacina contra a doença de Chagas.

“Se tivermos bastante informação sobre o barbeiro, poderemos imaginar uma vacina recombinante. Desenha-se uma proteína para injetar na pessoa, que gera um anticorpo e que, por sua vez, vai interagir com a proteína crítica do barbeiro”, indicou Terra.

Uma outra diferença entre a doença de Chagas e demais males transmitidos por insetos, apontam os pesquisadores, é que toda a vida do Trypanosoma cruzi está relacionada ao intestino do barbeiro. Já os agentes patógenos da malária e da dengue passam rápido pelo vetor.

O consórcio reúne pesquisadores do Brasil, Argentina, Uruguai, Canadá, Estados Unidos e Alemanha. A lista poderá ser ampliada em breve, já que grupos da França e da Inglaterra têm demonstrado interesse pelo projeto, coordenado em nível global pelo pesquisador canadense Erwin Huebner e financiado pelo National Institute of Health (NIH) dos Estados Unidos. No Brasil, a iniciativa também tem apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). 

Fonte: Agencia FAPESP

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Transferência de Genes de Microrganismos Marinhos para Microbiota Intestinal Humana

Um grupo de pesquisadores franceses identificou enzimas que digerem carboidratos de uma bactéria marinha, a qual, por sua vez, se alimenta de algas. Mas a maior curiosidade é que os genes que codificam essas enzimas foram encontrados não apenas em ecossistemas marinhos, mas em um outro bem diferente: o intestino humano.

Segundo o estudo, publicado na edição desta quinta-feira (8/4) da revista Nature, microrganismos marinhos que vivem em algas transmitiram genes para a microbiota intestinal de humanos, mas apenas de alguns. Os genes foram encontrados em indivíduos japoneses, mas não em norte-americanos.

O motivo? O consumo de algas conhecidas como nori (Porphyra spp.), que costumam envolver os delicados sushis, um dos itens mais tradicionais da culinária japonesa.

Jan-Hendrik Hehemann, da Universidade Pierre e Marie Curie – Paris 6, e colegas compararam dados dos genomas dos intestinos de 13 voluntários japoneses com 18 norte-americanos para descobrir a transferência de enzimas de bactérias do mar.

No Japão, algas marinhas não estão apenas nos sushis, mas são parte importante da cultura e da sociedade do país há muito tempo. Registros históricos mostram, por exemplo, que no século 8 algas eram usadas como moeda para pagamento de impostos devidos pelos cidadãos.

Segundo os cientistas, após vários séculos, o contato com microrganismos marinhos pelo consumo de algas deve ter aberto uma rota por meio da qual genes que codificam enzimas responsáveis pela digestão de algas foram transferidos de um ecossistema, o oceano, para outro muito diferente: o intestino humano.

Os cientistas apontam que essa transferência é importante para a evolução, uma vez que permite o aproveitamento de nutrientes que anteriormente não teriam valor.

“Entre as diversas questões interessantes que essa pesquisa levanta está a importância relativa da adaptação da microbiota, que ocorre durante a evolução das espécies hospedeiras, a colonização de novos ambientes e as mudanças nas dietas”, disse Justin Sonnenburg, da Universidade Stanford, em comentário sobre a descoberta na mesma edição da Nature.

“Como a ampliação da capacidade de obter alimentos ricos em energia é considerada um dos fatores importantes da evolução humana, é provável que a adaptação da microbiota tenha acompanhado as mudanças dietárias que ocorreram durante a história humana”, apontou.

Segundo ele, novos estudos deverão ajudar a determinar como, durante a evolução, as mudanças na produção e preparação de alimentos influenciaram a microbiota intestinal.

“Estudos de amostras antigas derivadas de coprólitos e de hominídeos fossilizados ou mumificados e investigações em nossos parentes primatas poderão fornecer um retrato de como a microbiota se formou – e tem sido formada – pela história natural”, disse Sonnenburg.

As mudanças continuam, destaca o pesquisador. O consumo de alimentos produzidos em massa, muito calóricos, altamente processados e higiênicos, ou seja, isentos de micróbios pode não ser exatamente uma boa ideia. O motivo é que, com uma alimentação desse tipo, a microbiota intestinal deixaria de receber a transferência de genes de microrganismos.

“A próxima vez que você comer um alimento incomum à sua dieta, lembre que isso pode ser muito bom. Pense nos micróbios que você está ingerindo e na possibilidade de estar fornecendo a alguns de seus trilhões de amigos próximos [na microbiota intestinal] um novo conjunto de utensílios”, disse Sonnenburg.

O artigo Transfer of carbohydrate-active enzymes from marine bacteria to Japanese gut microbiota (doi: 10.1038/nature08937), de Jan-Hendrik Hehemann e outros, pode ser lido por assinantes da Nature em www.nature.com.

Fonte: Agencia FAPESP

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