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Os cientistas que testam um novo método de sequenciação de células individuais mudaram inesperadamente a nossa compreensão das regras da genética.
O genoma de um protista revelou uma divergência aparentemente única no código do DNA que sinaliza o fim de um gene, sugerindo a necessidade de mais pesquisas para compreender melhor este grupo de organismos diversos.
O Dr. Jamie McGowan, cientista de pós-doutorado no Instituto Earlham, analisou a sequência do genoma de um organismo microscópico – um protista – isolado de um lago de água doce nos parques da Universidade de Oxford.
O trabalho pretendia testar um pipeline de sequenciamento de DNA para trabalhar com quantidades muito pequenas de DNA, como o DNA de uma única célula. Dr. McGowan estava trabalhando com uma equipe de cientistas do Instituto Earlham e com o grupo do professor Thomas Richards na Universidade de Oxford.
Mas, quando os investigadores analisaram o código genético, o protista Oligohimenófora sp. PL0344 revelou-se uma espécie nova com uma mudança improvável na forma como o seu ADN é traduzido em proteínas.
Dr. McGowan disse: “Foi pura sorte termos escolhido este protista para testar nosso pipeline de sequenciamento, e isso apenas mostra o que está por aí, destacando o quão pouco sabemos sobre a genética dos protistas”.
É difícil fazer qualquer declaração sobre os protistas como grupo. A maioria são organismos microscópicos e unicelulares, como amebas, algas e diatomáceas, mas existem protistas multicelulares maiores – como algas, fungos viscosos e algas vermelhas.
“A definição de protista é vaga – essencialmente, é qualquer organismo eucariótico que não seja um animal, planta ou fungo”, disse o Dr. McGowan. “Isso é obviamente muito geral, porque os protistas são um grupo extremamente variável.
“Alguns estão mais intimamente relacionados com os animais, alguns mais intimamente relacionados com as plantas. Existem caçadores e presas, parasitas e hospedeiros, nadadores e babás, e há aqueles com dietas variadas, enquanto outros fotossintetizam. Basicamente, podemos fazer muito poucas generalizações. “
Oligohimenófora sp. PL0344 é um ciliado. Esses protistas nadadores podem ser vistos com um microscópio e são encontrados em quase todos os lugares onde há água.
Os ciliados são pontos críticos para alterações no código genético, incluindo a reatribuição de um ou mais códons de parada – os códons TAA, TAG e TGA. Em praticamente todos os organismos, estes três códons de parada são usados para sinalizar o fim de um gene.
Variações no código genético são extremamente raras. Entre as poucas variantes do código genético relatadas até o momento, os códons TAA e TAG praticamente sempre apresentam a mesma tradução, sugerindo que sua evolução está acoplada.
“Em quase todos os outros casos que conhecemos, o TAA e o TAG mudam em conjunto”, explicou o Dr. McGowan. “Quando não são códons de parada, cada um deles especifica o mesmo aminoácido.”
O DNA é como a planta de um edifício. Ele não faz nada por si só – ele fornece instruções para o trabalho a ser feito. Para que um gene tenha impacto, o projeto deve ser “lido” e depois incorporado numa molécula que tenha um efeito físico.
Para que o DNA seja lido, ele é primeiro transcrito em uma cópia de RNA. Essa cópia é levada para outra área da célula onde é traduzida em aminoácidos, que são combinados para formar uma molécula tridimensional. O processo de tradução começa no códon de início do DNA (ATG) e termina em um códon de parada (normalmente TAA, TAG ou TGA).
Em Oligohimenófora sp. PL0344, apenas o TGA funciona como um códon de parada – embora o Dr. McGowan tenha descoberto que há mais códons TGA do que o esperado no DNA do ciliado, que se acredita compensar a perda dos outros dois. Em vez disso, TAA especifica lisina e TAG especifica ácido glutâmico.
“Isso é extremamente incomum”, disse McGowan. “Não temos conhecimento de nenhum outro caso em que estes códons de parada estejam ligados a dois aminoácidos diferentes. Isso quebra algumas das regras que pensávamos conhecer sobre a tradução genética – pensava-se que esses dois códons estavam acoplados.
“Os cientistas tentam criar novos códigos genéticos – mas eles também existem na natureza. Há coisas fascinantes que podemos encontrar, se as procurarmos.
“Ou, neste caso, quando não os procuramos.”
Esta pesquisa, publicada na PLoS Genetics, foi financiada pelo Wellcome Trust como parte do Projeto Darwin Tree of Life, e apoiada pelo financiamento principal do Instituto Earlham do Conselho de Pesquisa em Biotecnologia e Ciências Biológicas (BBSRC), parte do UKRI.
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