Metagenoma: sequenciando o invisivel

Cientistas desenvolvem método para seqüenciar genoma completo de organismos desconhecidos.

Quando o grupo do geneticista e empresário norte-americano Craig Venter seqüenciou organismos em amostras de água marinha a fim de usar a genética para entender as comunidades ecológicas invisíveis, o resultado foi decepcionante: um amontoado de fragmentos de DNA pertencentes a milhares de microrganismos desconhecidos.


Um novo estudo avaliou amostras da lama do lago Washington, nos Estados Unidos – onde há comunidades de microrganismos ainda mais complexas do que na água do mar –, e se deteve sobre as bactérias que cumprem a tarefa ecológica de consumir metano.

Segundo os autores, o estudo, publicado na edição deste domingo (17/8) da revista Nature Biotechnology, indica um caminho promissor para o seqüenciamento do genoma de organismos não-identificados.

“O trabalho demonstra que podemos conseguir um genoma completo a partir de um organismo completamente desconhecido”, afirma a autora principal do artigo, Ludmila Chistoserdova, do Departamento de Engenharia Química da Universidade de Washington.

Chistoserdova destaca que, como poucos microrganismos sobrevivem em laboratório, a maior parte permanece desconhecida. A genética tem potencial para revelar as comunidades microscópicas, mas essa solução esbarra nas dificuldades metodológicas: a maior parte das ferramentas genéticas utiliza trechos curtos de código genético conhecido.

“O método convencional consiste em procurar esses trechos curtos e copiá-los do ambiente, ou amplificá-los. Mas o problema é que essa amplificação só pode ser feita quando sabemos o que tentamos encontrar. Quando queremos estudar algo desconhecido, a amplificação é uma técnica insuficiente, que só nos permite descobrir o que já sabíamos”, explicou.

Em busca do realmente desconhecido, os pesquisadores dirigiram o foco para uma função ecológica específica de alguns microrganismos: a de consumir compostos de carbono simples, como o metano. Inicialmente, eles coletaram amostras da lama do fundo do lago Washington, um típico lago de água doce, temperatura moderada e níveis médios de compostos como o metano, produzido no sedimento pelos organismos decompositores.

O passo seguinte foi misturar a lama com cinco diferentes amostras de alimento marcadas com carbono-13, um isótopo pesado do carbono. Com o tempo, os organismos que consumiram o alimento marcado no laboratório incorporaram o carbono pesado em suas células e em seu DNA.

Os pesquisadores separaram o DNA por peso, sabendo que os mais pesados deviam pertencer aos organismos que ingeriram o alimento marcado. Chistoserdova avalia que as amostras originais de lama continham cerca de 5 mil micróbios diferentes, mas os cinco lotes de DNA marcado continham apenas uma dúzia de organismos.

Os pesquisadores então puderam juntar os fragmentos de DNA com carbono-13 para montar o genoma completo da Methylotenera mobilis, um micróbio que se alimenta de metilamina, uma forma de amônia. Eles também produziram o genoma parcial da Methylobacter tundripaludum, que se alimenta de metano e resiste à cultura em laboratório.

A descoberta de seqüências genéticas completas de organismos pode ter diversas utilidades. Por exemplo, o código genético pode produzir pistas que viabilizem o cultivo de micróbios em laboratório, permitindo que eles sejam mais bem estudados pelos cientistas, facilitando as aplicações práticas.

Outros grupos de pesquisa podem procurar pelo DNA no ambiente, como uma sinalização de que o mesmo micróbio está presente em outros locais. E conhecer a identidade dos organismos ecologicamente mais importantes ajudaria a compreender os ciclos ecológicos e monitorar, por exemplo, os impactos das mudanças climáticas nas populações microbianas.

O artigo High-resolution metagenomics targets specific functional types in complex microbial communities, de Ludmila Chistoserdova e outros, pode ser lido por assinantes da Nature Biotechnology em www.nature.com/nbt.

Fontes:

Agencia FAPESP