Archive for the Genética
A Teoria do Superorganismo Humano
Albert Einstein once said that "The true value of a human being can be found in the degree to which he has attained liberation from the self". For years our traditional view of 'self' was restricted to our own bodies; composed of eukaryote cells encoded by our genome. However, in the era of omics technologies and systems biology, this view now extends beyond the traditional limitations of our own core being to include our resident microbial communities. These prokaryote cells outnumber our own cells by a factor of ten and contain at least ten times more DNA than our own genome. In exchange for food and shelter, this symbiont provides us, the host, with metabolic functions far beyond the scope of our own physiological capabilities. In this respect the human body can be considered a superorganism; a communal group of human and microbial cells all working for the benefit of the collective - a view which most certainly attains liberation from self.
The human superorganism – Of microbes and men.
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“funcionário do mês” – Newton Freire Maia
Natural do município de Boa Esperança (MG), o geneticista Newton Freire Maia fundou o Departamento de Genética da Universidade Federal do Paraná, instituição à qual esteve ligado por 52 anos.
Oriundo da Universidade de São Paulo, onde lecionava na década de 1940, Freire Maia vivenciou o surgimento da genética no Brasil, bastante relacionada às visitas de Dobzhansky a esta instituição.
Neste período, estudou características genéticas de populações da drosófila, inseto conhecido como mosca da fruta. Das populações de drosófilas, passou ao estudo das populações humanas e, de acordo com Oswaldo Frota-Pessoa, foi provavelmente o primeiro brasileiro a publicar um trabalho de genética humana em uma revista dedicada à pesquisa genética, o que o credenciaria como “pai” da Genética Humana brasileira.
Analisou a relação entre diversas situações de casamentos consanguíneos e a incidência de anomalias genéticas relacionadas, e também estudou as displasias ectodérmicas (doenças devidas a malformação de unhas, dentes, cabelo e glândulas de suor). Foi pioneiro no desenvolvimento do aconselhamento genético no Brasil. Frota-Pessoa assim se refere a essa passagem da biografia de Freire Maia (referência do artigo abaixo):
Também a passagem da Genética Humana para a Genética Médica foi facilitada, no Brasil, por seus trabalhos. O Serviço de Aconselhamento Genético que prestava ao público desde 1957, em seu laboratório da Universidade Federal do Paraná, punha-o em contato com síndromes que era preciso diagnosticar. Isso o tornou um excelente geneticista médico, embora não fosse formado em medicina. Os artigos em que descreveu, com Marta Pinheiro, várias novas displasias ectotérmicas e os estudos que fez sobre esse grande grupo de afecções credenciou seu serviço como um laboratório de referência internacional sobre essas anomalias.
Newton Freire Maia faleceu em maio de 2003 aos 84 anos. O Parque da Ciência Newton Freire Maia, localizado em Pinhais (PR), recebe este nome em sua homenagem.
Boas (poucas, que coisa!) fontes de informação sobre Newton Freire Maia e sua pesquisa:
- entrevista concedida a Oswaldo Frota-Pessoa, Darcy Fontoura de Almeida, Alicia Ivanissevich e Myriam Regina Del Vecchio que integra o livro Cientistas do Brasil da SBPC;
- artigo de Oswaldo Frota-Pessoa sobre os primórdios da Genética Humana no Brasil, publicado na revista Ciência & Ambiente em 2003 (infelizmente a revista não disponibiliza a íntegra dos artigos online, apenas um resumo);
- página de
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Continue a ler “funcionário do mês” – Newton Freire MaiaITQB abre as portas da (bio)diversidade a 27 de Fevereiro
O Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa (ITQB), em Oeiras, abre as portas dos seus laboratórios no dia 27 de Fevereiro. O Dia Aberto do ITQB convida todos os visitantes a «saborear um dia cheio de ciência», num evento que também celebra o Ano Internacional da Biodiversidade.
Exposições, demonstrações, visitas aos laboratórios, experiências para todos, e muitas oportunidades de conversa com investigadores fazem parte do menu proposto para esse dia, que também pretende mostrar a «diversidade que torna o ITQB num instituto tão especial»…
…«Nos temas a que se dedica:
química, biologia, bioquímica, genética, biotecnologiaNos métodos que usa
experiências in vivo, in vitro, in silicoNos organismos que estuda
archaea, bactérias, fungos, plantas e animaisE até nos investigadores
altos e baixos, novos e velhos, portugueses e estrangeiros,
químicos, físicos, bioquímicos, biólogos, agrónomos, farmacêuticos e engenheiros»
Confira o programa completo do Dia Aberto do ITQB.
Publicado por Sílvio Mendes
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Cromossomas Y dos chimpanzés e dos humanos são muito divergentes na estrutura e no conteúdo genético
10 NAT Chimpanzee and Human Y Chromosomes.. Divergent.
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O cromossoma Y humano começou a evoluir de um autossoma há centenas de milhões de anos atrás, adquirindo a função de determinação sexual e submetido a uma série de inversões que suprimiu o crossing-over com o cromossoma X.
Pouco se sabe sobre a evolução recente do cromossoma Y, porque só o cromossoma Y humano foi completamente sequenciado. As teorias mais prevalecentes sustentam que os cromossomas Y evoluiram pela perda do gene, a um ritmo muito rápido, acabou levando a uma escassez de genes, e à estase.
Estas teorias têm sido reforçadas por dados da sequência parcial de cromossomas Y mais recentes, mas eles não foram testados em cromossomas mais antigos , altamente evoluídos como o dos seres humanos.
Aqui nós terminamos a sequenciação da região específica do cromossoma Y (MSY) no nosso parente vivo mais próximo, o chimpanzé, alcançando níveis de precisão e conclusão semelhantes ao MSY humano. Ao comparar os MSY das duas espécies mostram que eles diferem radicalmente na estrutura e conteúdo de sequência de genes, indicando rápida evolução durante os últimos 6 milhões de anos.
O MSY chimpanzé contém o dobro de palíndromas que o MSY humano, ainda que tenha perdido grandes fracções de genes codificantes de proteína e famílias de genes presentes no último ancestral comum.
Pouco se sabe sobre a evolução recente do cromossoma Y, porque só o cromossoma Y humano foi completamente sequenciado. As teorias mais prevalecentes sustentam que os cromossomas Y evoluiram pela perda do gene, a um ritmo muito rápido, acabou levando a uma escassez de genes, e à estase.
Estas teorias têm sido reforçadas por dados da sequência parcial de cromossomas Y mais recentes, mas eles não foram testados em cromossomas mais antigos , altamente evoluídos como o dos seres humanos.
Aqui nós terminamos a sequenciação da região específica do cromossoma Y (MSY) no nosso parente vivo mais próximo, o chimpanzé, alcançando níveis de precisão e conclusão semelhantes ao MSY humano. Ao comparar os MSY das duas espécies mostram que eles diferem radicalmente na estrutura e conteúdo de sequência de genes, indicando rápida evolução durante os últimos 6 milhões de anos.
O MSY chimpanzé contém o dobro de palíndromas que o MSY humano, ainda que tenha perdido grandes fracções de genes codificantes de proteína e famílias de genes presentes no último ancestral comum.
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Navegar é preciso: A rima do elemento Mariner
No ano de 1986, a equipe liderada por J.W Jacobson, isolou um novo elemento transponível , o Mariner, retirado de um mutante de Drosophila mauritiana de olhos brancos, cujo a mutação foi denominada de peach (pêssego). O elemento recebeu esse nome em referência ao antigo poema "The Rime of the Ancient Mariner" do poeta inglês Samuel Taylor Coleridge, que fala sobre um velho marinheiro que se perde em suas navegações e que passa por eventos sobrenaturais.
Esse elemento transponível é provavelmente o mais difundido entre os seres vivos, sendo encontrado na maioria dos insetos, crustáceos, aracnídeos e até mesmo no genoma humano, onde é possível encontrar o Hsmar1 fusionado a uma proteína, e em torno de ~1000 cópias do Hsmar2 ( Homo sapiens mariner 2), localizado no cromossomo 17. Pesquisas recentes apontam para uma relação com doenças humanas como a Charcot-Marie-Tooth.
Esse elemento transponível é provavelmente o mais difundido entre os seres vivos, sendo encontrado na maioria dos insetos, crustáceos, aracnídeos e até mesmo no genoma humano, onde é possível encontrar o Hsmar1 fusionado a uma proteína, e em torno de ~1000 cópias do Hsmar2 ( Homo sapiens mariner 2), localizado no cromossomo 17. Pesquisas recentes apontam para uma relação com doenças humanas como a Charcot-Marie-Tooth.
A transferência horizontal desse elemento possui fortes evidências de ter ocorrido em diversas espécies, como entre a mosca de chifres Hematobia irritans e o mosquito Anopheles gambiae, que divergiram evolutivamente a 200 milhões de anos atrás e que possuem 90% de identidade similar do elemento. Uma possível transferência horizontal de mariner também foi identificada entre a vespa parasitóide Ascogaster reticulatus e sua larva hospedeira, a Adoxophyes honmai, contendo similarididade de 97.6% e não sendo identificado em espécies próximas a esses grupos.
Um acontecimento importante na nossa evolução, dos primatas, foi a possível fusão entre a histona metiltransferase SET com uma enzima (transposase) de um elemento mariner o Hsmar1, que deu origem a um gene quimérico do grupo dos primatas, o SETMAR, num evento que deve ter ocorrido há 40–58 milhões de anos atrás.
Esses elementos também foram encontrados em planárias, nas hydras e em morcegos, o que torna o transposon Mariner um dos melhores navegadores do "oceano genético" que circunda a todos nós.
Referências:
Cordaux, R., S. Udit, M. A. Batzer, and C. Feschotte. 2006. Birth of a chimeric primate gene by capture of the transposase gene from a mobile element. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103:8101-8106
Mikio Yoshiyama, Zhijian Tu, Youichi Kainoh, Hiroshi Honda, Toshio Shono, and Kiyoshi Kimura: Possible Horizontal Transfer of a Transposable Element from Host to Parasitoid Mol Biol Evol 2001 18: 1952-1958
Liehr, Thomas: Localization of mariner DNA Transposons in the Human Genome by PRINS Genome Res.
Esses elementos também foram encontrados em planárias, nas hydras e em morcegos, o que torna o transposon Mariner um dos melhores navegadores do "oceano genético" que circunda a todos nós.
Referências:
Cordaux, R., S. Udit, M. A. Batzer, and C. Feschotte. 2006. Birth of a chimeric primate gene by capture of the transposase gene from a mobile element. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103:8101-8106
Mikio Yoshiyama, Zhijian Tu, Youichi Kainoh, Hiroshi Honda, Toshio Shono, and Kiyoshi Kimura: Possible Horizontal Transfer of a Transposable Element from Host to Parasitoid Mol Biol Evol 2001 18: 1952-1958
Liehr, Thomas: Localization of mariner DNA Transposons in the Human Genome by PRINS Genome Res.
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Continue a ler Navegar é preciso: A rima do elemento MarinerCélulas da pele são transformadas directamente em neurónios
Cientistas afirmam ter transformado células comuns da pele directamente em neurónios, sem recorrerem à manipulação de células-tronco, o que levará a progressos significativos na área da medicina regenerativa.
Os especialistas esperam, também, transformar outras de células comuns noutro tipo qualquer de células diferenciadas, o que pode ser importante a ajudar na substituição de figados doentes e no tratamento de doenças como a diabetes e cancro. De referir que o núcleo de qualquer célula somática do nosso organismo contém o nosso genótipo completo, embora apenas parte se manifeste.
As células totipotentes na medicina regenerativa
A medicina regenerativa recorre tradicionalmente às células totipotentes embrionárias humanas, que conseguem originar qualquer tipo de tecido diferenciado do organismo.
Nos últimos anos, os cientistas conseguiram fazer com que células cutâneas regredissem para um estágio semelhante ao das células-tronco. Contudo esta experiência sugere que no futuro poderá não ser sempre necessário o recurso às células totipotentes, embora não signifique que de imediato que não há necessidade do uso destas.
De referir que os neurónios resultantes são completamente funcionais, podendo estes desempenhar todas as acções principais deste tipo de célula.
Nos últimos anos, os cientistas conseguiram fazer com que células cutâneas regredissem para um estágio semelhante ao das células-tronco. Contudo esta experiência sugere que no futuro poderá não ser sempre necessário o recurso às células totipotentes, embora não signifique que de imediato que não há necessidade do uso destas.
De referir que os neurónios resultantes são completamente funcionais, podendo estes desempenhar todas as acções principais deste tipo de célula.
Tópico de discussão: Será esta a solução (total ou parcial) para contornar as questões bioéticas relacionadas com o uso de células totipotentes embrionárias?
Fonte: http://g1.globo.com/Noticias/Ciencia/0,,MUL1465444-5603,00.html
Eu, primata, e meu elemento Alu
Em 1979 no artigo “A ubiquitous family of repeated DNA sequences in the human genome” foram identificadas diversas seqüências repetitivas de retrotransposons classificados como SINE’s (pequenas sequências de DNA menores que 500 pares de base) que continham um local de reconhecimento para a enzima de restrição Alul, e por isso receberam o nome de elementos Alu. São seqüências genéticas encontradas somente nos primatas e o genoma humano possui um numero grande dessas seqüências, em torno de ~500,000 cópias. Após a “leitura” do genoma humano utilizando técnicas modernas, foi estimado que existam próximo a um milhão de copias do elemento Alu, comprimindo 10 % do genoma total humano.
A origem do Alu reside nos últimos 65 milhões de anos, após a radiação dos mamíferos e posteriormente os primatas, e teve sua origem no grupo dos Supraprimatas. A maioria dos elementos Alu se duplicaram a mais de 40 milhões de anos atrás e durante a ascensão dos primatas é estimado que uma duplicação do elemento tenha ocorrido a cada nascimento de primata. Em contraste a atual taxa de amplificação do elemento é em torno de uma nova inserção a cada 200 nascimentos.
A diversidade criada por uma nova inserção pode ter impacto positivo no genoma, como numa alteração vantajosa na expressão de uma proteína, mas geralmente possui efeitos desvantajosos, sendo indicado uma ligação entre a incidência de câncer de colon em humanos. Devido ao grande número de Alu’s no genoma dos primatas e consequentemente no genoma humano, e por sua existência ser restrita somente a esse grupo, possivelmente esses elementos desempenharam um importante papel na evolução dos primatas.
Referências:
A ubiquitous family of repeated DNA sequences in the human genome. J Mol Biol. 1979 Aug 15;132(3):289–306
Nyström-Lahti M, Kristo P, Nicolaides NC, et al. (November 1995). "Founding mutations and Alu-mediated recombination in hereditary colon cancer". Nat. Med. 1 (11): 1203–6
Bolzer A, Kreth G, Solovei I, Koehler D, Saracoglu K, et al. (2005) Three-Dimensional Maps of All Chromosomes in Human Male Fibroblast Nuclei and Prometaphase Rosettes. PLoS Biol 3(5)
http://www.nature.com/scitable/topicpage/Functions-and-Utility-of-Alu-Jumping-Genes-561
Batzer, M. A. and P. L. Deininger (2002) Alu repeats and human genomic diversity. Nature Reviews Genetics 3: 370-379
Imagem: Cariótipo de linfócito de uma femêa humana (XX, 46 cromossomos,). Os cromossomos foram hibridizados com uma sonda para sequeências de Alu (verde).
Jill Greenberg: The Manipulator
O “Elemento P” das Drosophilas
Na metade dos anos 70, em experiências realizadas com híbridos de populações de Drosophila melanogaster selvagens, com drosophilas coletadas antes dos anos 70 e mantidas em laboratório , observou-se que a prole gerada no cruzamento geralmente apresentava diversas mutações, e alguns dos indivíduos eram estéreis. Em 1977, essas observações foram explicadas, e consistiam em um único fenômeno, que englobava todas essas complicações genéticas, chamado de "Disgenesia do híbrido" (Hybrid disgenesis), que posteriormente com a descoberta do elemento transponível "P", foi identificado como a causa desse fenômeno, que ocorria no cruzamento de machos que possuíam o elemento P (cepa P/citótipo P) , e fêmeas que não o possuíam (cepa M/citótipo M) ou vice-versa, o que gera uma incompatibilidade citoplasmática na prole, tornando-os estéreis ou com complicações genéticas. O mais desconcertante é que nas populações antigas do laboratório, não foram encontradas indivíduos que carregavam o elemento P, somente nas populações selvagens, o que indicou que a “contaminação” por elementos P, em drosophilas selvagens tinha ocorrido muito recentemente, em torno de algumas décadas. Dados recentes indicam que esse elemento foi transferido horizontalmente para a Drosophila melanogaster através da D. willistoni, e a sequência dos nucleotídeos do elemento compartilhado difere somente em uma base nitrogenada.
Sylvia Hagemann e Wilhelm Pinsker sugerem no artigo “Drosophila P Transposons in the Human Genome?” que o genoma humano possui um gene homologo (Phsa) ao elemento P canônico encontrado em drosophila, identificado com o algoritmo de busca BLAST no banco de dados genômico GenBank, e a busca revelou similaridades significativas de sequências de aminoácidos entre o elemento P e uma proteína humana de função desconhecida. Mais um caso de contribuição genética via lateralmente de um parente distante?
Imagem: daqui
Referências:
Blauth, Monica L. et al. Detection of P element transcripts in embryos of Drosophila melanogaster and D. willistoni. An. Acad. Bras. Ciênc., Dec 2009, vol.81, no.4, p.679-689. ISSN 0001-376
Joana C. Silva1 and Margaret G. Kidwell, Horizontal transfer and selection in the evolution of P elements. Mol. Biol. Evol. 17
Sylvia Hagemann and Wilhelm Pinsker Drosophila P Transposons in the Human Genome
Sylvia Hagemann e Wilhelm Pinsker sugerem no artigo “Drosophila P Transposons in the Human Genome?” que o genoma humano possui um gene homologo (Phsa) ao elemento P canônico encontrado em drosophila, identificado com o algoritmo de busca BLAST no banco de dados genômico GenBank, e a busca revelou similaridades significativas de sequências de aminoácidos entre o elemento P e uma proteína humana de função desconhecida. Mais um caso de contribuição genética via lateralmente de um parente distante?
Imagem: daqui
Referências:
Blauth, Monica L. et al. Detection of P element transcripts in embryos of Drosophila melanogaster and D. willistoni. An. Acad. Bras. Ciênc., Dec 2009, vol.81, no.4, p.679-689. ISSN 0001-376
Joana C. Silva1 and Margaret G. Kidwell, Horizontal transfer and selection in the evolution of P elements. Mol. Biol. Evol. 17
Sylvia Hagemann and Wilhelm Pinsker Drosophila P Transposons in the Human Genome
? Mol Biol Evol 2001 18: 1979-1982
Transponsons saltando da “boca-de-leão”
A Transposição é o movimento de material genético no genoma de um local para outro. Seqüências de DNA que possuem a capacidade de mudar sua localização genômica são chamadas de elementos transponíveis. Há dois tipos de transposição, diferenciando-se pelo fato do elemento ser replicado ou não. No tipo de transposição conservativa, o elemento se movimenta de um local para outro. O que acontece com o local doador ainda não é claro. Um dos modelos propõe que a quebra da dupla fita de DNA após a transposição é reparada pelo sistema de reparação do hospedeiro.
Na transposição replicativa, o elemento transponível é copiado, e uma cópia permanece no local original enquanto a outra se insere em um novo local. Dessa forma, a transposição replicativa é caracterizada por um aumento no número de cópias do elemento transponível. Alguns elementos utilizam ambos os caminhos conservativos e replicativos.
Nos tipos de transposição descritos acima, a informação genética é carregada pelo DNA. Sabe-se que a informação genética pode ser transposta através do RNA. Neste modelo o DNA é transcrito a partir do RNA que sofre uma transcrição reversa em cDNA. Para distinguir entre os dois modelos, o modo de transposição mediada pelo RNA é chamado de retroposição. Ambas as transposição e retroposição são encontradas em organismos eucarióticos e procarióticos.
Em contraste com a transposição mediada pelo DNA a retroposição é sempre do tipo duplicativa porque é uma cópia da transcrição reversa do elemento, não o elemento em si, que é transposto.
Uma das primeiras descobertas importantes no campo de elementos transponíveis, logo após a caracterização do sistema Ac/Ds por Barbara McClintock, foi realizada em pesquisas com a planta boca-de-leão (Antirrhinum sp.), por equipe de Edwin Baur entre os anos 60 e 70. A equipe caracterizou dois genes envolvidos na produção de antocianinas, pigmentos azul-avermelhados, o NIVEA (NIV) e PALLIDA (PAL), e descobriram que elementos transponíveis, denominados de Tam se encontravam nesses genes. Foi o primeiro transposon isolado de uma planta e a homologia é notável entre esse elemento, o elemento Ac do milho e o hobo encontrado em Drosophila melanogaster.
Nos tipos de transposição descritos acima, a informação genética é carregada pelo DNA. Sabe-se que a informação genética pode ser transposta através do RNA. Neste modelo o DNA é transcrito a partir do RNA que sofre uma transcrição reversa em cDNA. Para distinguir entre os dois modelos, o modo de transposição mediada pelo RNA é chamado de retroposição. Ambas as transposição e retroposição são encontradas em organismos eucarióticos e procarióticos.Em contraste com a transposição mediada pelo DNA a retroposição é sempre do tipo duplicativa porque é uma cópia da transcrição reversa do elemento, não o elemento em si, que é transposto.
Uma das primeiras descobertas importantes no campo de elementos transponíveis, logo após a caracterização do sistema Ac/Ds por Barbara McClintock, foi realizada em pesquisas com a planta boca-de-leão (Antirrhinum sp.), por equipe de Edwin Baur entre os anos 60 e 70. A equipe caracterizou dois genes envolvidos na produção de antocianinas, pigmentos azul-avermelhados, o NIVEA (NIV) e PALLIDA (PAL), e descobriram que elementos transponíveis, denominados de Tam se encontravam nesses genes. Foi o primeiro transposon isolado de uma planta e a homologia é notável entre esse elemento, o elemento Ac do milho e o hobo encontrado em Drosophila melanogaster.
Imagens: Wikipedia commons, Prof. Dr. Otto Wilhelm Thomé Flora von Deutschland, Österreich und der Schweiz 1885, Gera, Germany
Chrisdellavedova.com
Referências:
Pray, L. (2008) Transposons, or jumping genes: Not junk DNA? Nature Education 1(1)
