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Os guias geralmente auxiliam os turistas com direções, mas a experiência poderia ser muito melhorada se eles oferecessem serviços personalizados adaptados aos interesses individuais. Recentemente, pesquisadores transformaram RNAs guias, que direcionam enzimas, em um RNA inteligente capaz de controlar redes em resposta a vários sinais. Essa pesquisa inovadora está ganhando atenção significativa na comunidade acadêmica.
Uma equipe de pesquisa composta pelo Professor Jongmin Kim e os candidatos a PhD Hansol Kang e Dongwon Park do Departamento de Ciências da Vida da POSTECH desenvolveu um RNA guia de processamento multissinal. Este RNA guia pode ser programado para regular logicamente a expressão genética. Suas descobertas foram publicadas recentemente em Pesquisa de ácidos nucléicosuma revista internacional de biologia molecular e bioquímica.
O sistema CRISPR/Cas, frequentemente chamado de “tesoura genética”, é uma tecnologia capaz de editar sequências genéticas para adicionar ou excluir funções biológicas. Central para essa tecnologia, que é usada em vários campos, como tratamento de doenças genéticas e engenharia genética de plantações, é um RNA guia que direciona a enzima para editar a sequência genética em um local específico. Embora os avanços na engenharia de RNA tenham estimulado a pesquisa em RNAs guia que respondem a sinais biológicos, alcançar o controle preciso de redes de genes para responder a múltiplos sinais continua sendo um desafio.
Neste estudo, a equipe combinou o sistema CRISPR/Cas com biocomputação para superar essas limitações. Biocomputação é uma tecnologia que conecta componentes biológicos como circuitos eletrônicos para programar atividades celulares e organismais. Os pesquisadores implementaram um circuito de gene de RNA guia capaz de tomar decisões com base em entradas, semelhante a uma porta lógica booleana, que é uma das representações fundamentais de relações de entrada-saída em operações de sinal digitalizadas.
A equipe controlou com sucesso genes essenciais envolvidos no metabolismo e divisão celular de E. coli, demonstrando a capacidade de combinar múltiplas portas lógicas para processar vários sinais e entradas complexas. Eles usaram esse circuito para controlar a morfologia celular e os fluxos metabólicos no nível apropriado.
Este estudo é significativo porque integra sistemas e tecnologias existentes para controlar precisamente redes de genes, permitindo o processamento, integração e resposta a diversos sinais dentro de um organismo. Isso vai além do papel dos RNAs guia em meramente direcionar enzimas para locais específicos.
O professor Jongmin Kim da POSTECH declarou: “A pesquisa pode permitir o design preciso de terapias genéticas com base em sinais biológicos dentro de circuitos genéticos complexos envolvidos em doenças”. Ele acrescentou: “A engenharia molecular de RNA permite a simplicidade do design de estrutura baseado em software, o que avançará significativamente o desenvolvimento de tratamentos personalizados para câncer, distúrbios genéticos, doenças metabólicas e muito mais”.
A pesquisa foi conduzida com subsídios do Ministério da Ciência e TIC e da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia, e apoio do Programa LINC da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia e do Ministério da Educação, um programa do Instituto de Ciências Básicas da Coreia e LINC 3.0 patrocinado pelo Ministério da Educação, o Programa de P&D em Tecnologia da Saúde da Coreia do Instituto de Desenvolvimento da Indústria da Saúde da Coreia (KHIDI), o Programa de Fomento e Apoio aos Centros de P&D em Tecnologia de Alimentos da Província de Gyeongsang do Norte e Pohang, e IBS POSTECH.
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