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Archive for the genoma

Genoma das esponjas poderá desvendar segredos ligados ao cancro

O genoma das esponjas, seres vivos multicelulares (ou seja, que possuem mais do que uma célula) aquáticos extremamente rudimentares, foi sequenciado, o que permitirá compreender quais os genes relacionados com a multicelularidade e até dar resposta a algumas questões sobre o cancro. O facto do genoma da esponja ser "tão especial" prende-se com o facto de as esponjas serem seres vivos pluricelulares muito primitivos.

De entre os 20 000 a 30 000 genes presentes no genoma da esponja, cerca de 4670 famílias de genes (conjuntos de vários genes similares, que desempenham funções bioquímicas semelhantes e resultam da duplicação de um gene original) são comuns a todos os animais, sendo que dessas, 1268, ao não estarem presentes nos seres vivos unicelulares evolutivamente mais próximos das esponjas, estarão muito provavelmente relacionados com a multicelularidade. De facto, algumas das funções desempenhadas por estes genes em questão prendem-se com a capacidade das células enviarem sinais químicos a outras, de divisão e crescimento celular coordenado e de diferenciação (especialização) celular, o que é essencial para a coordenação e "divisão de tarefas" entre as células de um indivíduo multicelular.

Por outro lado, muitos genes presentes nas esponjas estão envolvidos no aparecimento do cancro. Isto é passível de ser explicado pelo facto dos tumores surgirem devido à divisão descontrolada de células, apenas possível num indivíduo pluricelular. Contudo, as esponjas não apresentam dois genes relacionados com o cancro e que são extremamente importantes no que toca à divisão celular, sendo que ao compreendermos como é que as esponjas "contornam esta situação", poderemos descobrir mais acerca do papel desses dois genes no aparecimento de cancro em seres humanos.

Fonte: http://www.newscientist.com/article/mg20727724.100-sponge-genome-provides-toolkit-for-multicellular-life.html (05/08/2010)

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Ciência e Saúde XXI Categorias: Biologia, Ciência Geral, Evolução, Genética, cancro, célula, genoma

Parabéns para mim, para o rock e para o genoma brasileiro!

Café afetado pela xylella. Adoro estes cortes de plantas!

13 de julho, que data mais importante para o Brasil e para o mundo. Neste dia, há alguns anos atrás (não muitos), nascia este que vos escreve. Não bastando isto, também é o dia em que se homenageia mundialmente o Rock´n Roll. Agora descobri mais um nascimento importante neste dia: Xylella fastidiosa.
Não é uma banda de rock, é uma bactéria que causa uma doença nos laranjais, e não é que ela tenha propriamente nascido em 13/7, mas nesta data ocorreu algo que mudou os rumos da ciência no Brasil.

[adendo - claro que, sabendo que as bactérias se reproduzem aos milhões em poucos minutos, bilhões e bilhões de Xylellas devem nascer todos os dias e no dia 13 não foi diferente, portanto várias bactérias fariam aniversário comigo caso elas chegassem a durar um ano.]

Neste dia, no ano 2000, foi publicado o genoma da Xylella na revista Nature. Este projeto, bancado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), foi uma aposta bem alta: gastar 12 milhões para colocar o Brasil na ponta de alguma pesquisa e chamar a atenção do mundo - no caso a genômica foi a escolhida.

Funcionou. Muitos mestres e doutores puderam aprender técnicas de ponta, equipamentos foram importados, e toda uma geração de cientistas foi gerada, sendo que muitos são hoje em dia pesquisadores no Brasil e fora dele.
Eu mesmo me beneficiei deste salto, pois desde o laboratório de iniciação científica até meu atual no doutorado participaram do sequenciamento, e só com esta conquista puderam se estabelecer, afinal a biologia molecular era muito fraca por aqui.

Mas a mágica funcionou até certo ponto. Na área acadêmica a luta agora é por qualidade. Já conseguimos colocar o Brasil no mapa científico mundial, mas precisamos de trabalhos melhores em revistas científicas de maior impacto. Os projetos genoma são muito criticados por não terem entregado para a agricultura e para a medicina as melhorias e descobertas prometidas no passado. Buscar estes resultados é o que deve aumentar a qualidade.

Mas talvez o mais importante hoje em dia seja ter o arrojo de dez anos atrás para estimular de alguma maneira o setor privado a interagir com a área de pesquisa. Um modelo de transferência de conhecimento da academia para a indústria seria o próximo passo para…

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RNAm Categorias: Ciência Geral, genoma

Vida a partir de vida

Craig Venter conseguiu. Sintetizou em laboratório um genoma inteiro de uma bactéria e o inseriu numa célula vazia de outra espécie de bactéria. O genoma começou a "funcionar" normalmente na célula. Os dois estão muito bem, obrigado. Agora os dois são um. Bem vindo ao mundo, Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0.
Foi a notícia mais comentada da semana, e é com certeza, uma das aquisições mais impressionantes da história e dos esforços da biologia e da ciência. Suas implicações são enormes, na biologia, na ética, religião e para a sociedade como um todo. Mas o que Craig Venter e sua equipe (lógico que ele não o fez sozinho) fizeram? vida no laboratório? Bem, não exatamente.

Não, por que eles não criaram vida do zero, eles utilizaram nucleotídios, aquelas bases nitrogenadas, as letrinhas químicas C, T,G e A e o organizaram uma a uma para "imitar" o menor genoma conhecido, o da bactéria Mycoplasma mycoides, deletando algumas partes do genoma, e adicionando "marcas d' agua" moleculares, para ajudar a distinguir um organismo com genoma sintético de um que não conseguisse "funcionar" como esse genoma. As palavras do grande escritor James Joyce, “To live, to err, to fall, to triumph, to recreate life out of life.” estão inscritas nesse genoma sintético, numa região não codificadora (que nao é traduzida em proteínas), o que ele pensaria a respeito? Suas palavras realmente escritas no "corpo" de um ser vivo! E o que melhor define de forma precisa esse esforço científico foi exatamente o que as palavras de Joyce queriam dizer, criar vida a partir de vida...Então o genoma sintético de Mycoplasma mycoides foi transplantado para uma célula de uma bactéria do mesmo gênero mas de outra espécie, a M. capricolum.

O Presidente estadunidense Barack Obama convocou seus conselheiros de bioética e biossegurança a discutirem a respeito da importância, aplicações e riscos dessas pesquisas.
O Vaticano já comentou sua opinião a respeito. Uma parte emitiu o velho bordão, que os cientistas querem ser Deus, e só Ele pode fazer vida, mas oficialmente declaram ser uma pesquisa importante e interessante, com aplicações sérias em medicina e energia.
Penso que esse fato, é de um peso enorme. São elementos químicos somente, assumindo de forma programada funções celulares, do incrível maquinário da vida. Algo que biólogos, químicos e físicos suspeitam a muita tempo. Mas será que nós estamos preparados para isto?

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L. Felipe A. @ O amigo de Wigner Categorias: Ciência Geral, Craig Venter, Genes, Genética, engenharia genética, genoma, vida, vida sintética

a bactéria sintética de Craig Venter

O vídeo abaixo apresenta o anúncio oficial, feito por Craig Venter esta semana, da nova peripécia conseguida por seu grupo de pesquisa. Trata-se de um divisor de águas na história da pesquisa biológica, da mesma forma que a clonagem da ovelha Dolly em 1997.

Entenda o que foi feito

Para quem não se lembra, Craig Venter ficou famoso na “corrida do genoma”: na década passada, ele liderou um esforço privado de sequenciamento do genoma humano (o dele próprio), em paralelo ao sequenciamento que estava sendo feito por um consórcio público (Projeto Genoma Humano).

Do genoma humano à bactéria sintética, foram diversos anos de pesquisa de ponta com uma pitada de ousadia (conheça um pouco sobre o trabalho de Venter em texto seu para a Seed Magazine)

O anúncio desta feita veio após um trabalho de mais de 10 anos: a equipe de Venter inseriu um genoma sintético (uma modificação do genoma da bactéria Mycoplasma mycoides) dentro de uma bactéria (Mycoplasma capricolum) sem genoma e conseguiu fazer com que essa bactéria passasse a obedecer os comandos do genoma recebido.

Venter fez uma analogia entre este trabalho e operações de computação: o que a equipe fez foi trocar o “software” do sistema operacional e fazer um computador inoperante voltar a funcionar.

Atualização em 20/06/2010: substituí o infográfico anterior por este (fonte: Pesquisa Fapesp, jun/20120), mais completo e que não carrega o erro conceitual que havia sido apontado.

O que isso significa?

Um pequeno genominha sintético extremamente simples e mais um grande passo para a biologia molecular.

As aplicações da técnica de inserção de genomas artificiais em bactérias, segundo o próprio Venter, são muitas. Há a possibilidade de desenvolver bactérias sob medida para produção de biocombustíveis, absorção de gás carbônico da atmosfera e outros resíduos tóxicos de nossa produção industrial, além da manufatura de vacinas.

O próximo passo dessa linha de pesquisa, de acordo com ele,

é entender a natureza básica da vida, quais são os conjuntos de genes mínimos necessários para ela. Ainda não sabemos todas as funções de genes presentes em uma célula. Trata-se, portanto, de um enigma fundamental. (veja entrevista de Venter ao jornal The Independent e traduzida no jornal O Globo)

O biólogo Rafael Soares (no…

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trnahas @ ciência na mídia Categorias: Biologia sintética, Biossegurança, Ciência Geral, Craig Venter, Genética, Vida Artificial, bactéria, biotecnologia, código genético, genoma, sequência genética, ética

Foi criada a primeira forma de vida sintética?

Foi publicado ontem na Revista Science o trabalho do grupo liderado por J. Craig Venter, no qual uma bactéria cujo DNA foi montado totalmente a partir de informações progamadas no computador ganha vida e passa a se replicar. A equipe de pesquisadores inseriu um genoma artificial dentro de uma bactéria sem genoma e conseguiu fazer com que essa bactéria passasse a obedecer os comandos do novo genoma. Foi um experimento de US$ 40 milhões e levou mais de 10 anos para ser concluído. Dentre as inúmeras possibilidades que se abrem após esse feito é inserir genomas artificiais em bactérias e, por exemplo, programa-las para produzirem biocombustíveis, absorverem gás carbônico da atmosfera e até manufaturarem vacinas.O próximo passo que eles vão dar (e que já provavelmente já o fizeram) e a partir de organismos sintéticos descobrir qual o número mínimo de genes necessários para sustentar vida. Isso permitirá criar novas formas de vida, simplesmente adicionando genes a esse genoma mínimo.

Entretanto, o experimento pode ainda não ter realizada a criação de vida artificial, porque a bactéria receptora ainda foi natural, apenas foi retirado o seu genoma. Seu citoplasma ainda permaneceu cheio de substâncias próprias. Foi como se tivessem trocado o software no hardware de uma célula.

Esse resultado, impressionante sem dúvida, poderá não apenas modificar a biotecnologia, mas também mudar a nossa concepção sobre o que é vida. Quando surge uma nova grande descoberta surgem os medos, como por exemplo, de se criar um organismo que fuja ao controle do laboratório e se contamine todo o mundo, levando a uma doença incurável e dessimando toda a vida. Quem conhece a série de filmes "Residente Evil" (que já foi adptado de um jogo de videogame) com certeza pode imaginar que algo semelhante possa acontecer.

De fato, toda nova descoberta pode levar a caminhos ainda não imaginados. Muitas pessoas olham com desconfiança, pois Venter já trabalhava o projeto Genoma Humano e saiu para fazer o seu em paralelo e quis patentar os genes que ele sequenciou, ou seja, ele é um pessoa que não apenas faz ciência, mas também olha para as aplicações com grande retorno financeiro.

Logo outros grupos de pesquisas vão fazer algo semelhante e talvez a um custo muito menor. É claro que uma tecnologia como esta pode ser usada de maneira pacífica ou com fins militares, pois sem dúvida abre uma nova porta para as armas biológicas. Dessa

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Adilson J A de Oliveira @ Por Dentro da Ciência Categorias: Ciência Geral, biotecnologia, genoma, surgimento da vida

Genética ajuda a combater pragas para a agricultura

O uso de pesticidas, para além de ambientalmente perigoso, provoca graves problemas de saúde aos seres humanos, através da cadeia alimentar ou por contacto directo com estes. Para além disso, é sabido que o genoma dos insectos que devastam as colheitas, vai sofrendo mutações, o que leva a que estes ganhem resistência aos produtos químicos utilizados.

Relativamente a este dilema, a comunidade científica procura soluções na genética. Actualmente está a ser testada uma estratégia que consiste no "silenciamento" de alguns genes (ou seja estes estão presentes, mas a sua acção não se manifesta), com recurso ao uso do RNA interferente - moléculas de RNA (molécula com constituição similar ao DNA, mas com funções e estrutura distintas) que interferem na expressão génica.

Dessa forma, esta estratégia, dirigida a cada espécie de praga, consiste na modificação génica das plantas, levando a que estas produzam uma cadeia dupla de RNA (dsRNA) específica, que ao ser ingerida pelos insectos-alvo, interfere no metabolismo do próprio insecto, acabando por levar à sua morte.

Apesar das vantagens desta abordagem (menos perigosa para o ambiente e eficaz), ainda restam algumas resistências quanto à sua utilização (não se conhecem os efeitos em termos de saúde humana e muitas organizações ambientalistas são contra a venda de alimentos geneticamente modificados). De lembrar que a prática de uma agricultura intensiva, com sistema de monocultura (uma só cultura plantada) é um factor que propicia a proliferação de pragas.

Fontes:http://www.newscientist.com/article/mg20527521.500-reasons-to-welcome-genesilencing-pesticides.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Potato_beetle (10/04/2010 - 18h)

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Ciência e Saúde XXI Categorias: Ambiente, Biologia, Ciência Geral, Ecologia, Evolução, Genética, Saúde, agricultura, alimentação, genoma, mutação, sustentabilidade

“Mulher X” poderá obrigar a reescrever a história evolutiva do Homem

Foi descoberta, em 2005, numa gruta da Sibéria (imagem à direita), uma falange (osso de um dedo) pertencente a um hominídeo. Este achado, aparentemente vulgar, pode, na verdade, pôr em causa os nossos conhecimentos relativos à história evolutiva do Homem.

No princípio, os paleontólogos acreditavam que o osso pertencia a um indivíduo Neandertal, visto que a gruta Denisova (onde foi encontrada a falange) é um local onde é comum encontrar artefactos e pequenos vestígios humanos desta espécie. Para além disso, o osso foi datado com tendo cerca de 40 mil anos, sendo que para os antropologistas teriam coexistido apenas, nesse período de tempo, apenas duas espécies de hominídeos - os Neandertais e os seres humanos modernos.

Contudo, análises ao DNA mitocondrial (património genético recebido exclusivamente da mãe), levadas a cabo por investigadores do Instituto Max Planck, revelaram que a falange não pertencia, nem a um indivíduo da espécie Neandertal, nem a um humano. O indivíduo, já baptizado temporariamente de "Mulher X", apresentava 400 nucleótidos (unidade constituinte do DNA) diferentes dos seres humanos enquanto os Neandertais apenas diferem de nós em 200.

Apesar de tudo, ainda não é possível afirmar realmente se a "Mulher X" obrigará a reescrever toda a história do Homem. Como tal, vão prosseguir estudos genéticos, nomeadamente através da sequenciação e análise do DNA nuclear da "Mulher X". Caso se conclua que esta pertence a uma nova espécie de hominídeos, a descoberta fica para a história como a única feita unicamente com base em dados genéticos e não na morfologia do osso.

Fontes: http://www.newscientist.com/article/dn18699-meet-xwoman-a-possible-new-species-of-human.html
http://dn.sapo.pt/inicio/ciencia/interior.aspx?content_id=1527405

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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.

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.

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L. Felipe A. @ O amigo de Wigner Categorias: Arte, Ciência, Ciência Geral, DNA, Evolução, Genes, Genética, Poesia, Primatas, drosophila, elemento Mariner, elementos transponíveis, genoma, humanos, transferência horizontal, transposons

Células 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.

A partir desta experiência, que envolveu apenas o uso de três genes, poderá ser possível no futuro retirar uma amostra de pele de um paciente e transformá-la num tecido, que permita fazer transplantes no tratamento de doenças cerebrais, como o Parkinson e Alzheimer. Estes resultados seguem na sequência de trabalhos anteriores utilizando células totipotentes em ratos.

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.

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

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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

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