Novas pesquisas revelaram que o cérebro e os testículos parecem ser extremamente adaptáveis ao uso de muitos tipos diferentes de código genético para produzir uma determinada proteína.
Peças raras de código genético podem servir como outra maneira de controlar a maquinaria celular.
Uma nova investigação sobre a maneira como diferentes tecidos lêem informações de genes descobriu que o cérebro e os testículos parecem estar extraordinariamente abertos ao uso de muitos tipos diferentes de código para produzir uma determinada proteína.
De fato, os testículos de moscas da fruta e humanos parecem ser enriquecidos em produtos proteicos desses pedaços de código genético raramente usados. Segundo os pesquisadores, a utilização de peças raras de código pode ser outra camada de controle no genoma que pode ser essencial para a fertilidade e a inovação evolutiva.
Uma década depois de resolver a estrutura do DNA como uma dupla hélice das bases A, C, T e G, Francis Crick passou a decodificar a etapa intermediária pela qual três dessas letras são traduzidas em um “códon”, a receita para um único aminoácido. Os aminoácidos são os blocos de construção das proteínas.
O que foi surpreendente na época e ainda um pouco intrigante é que essa camada do código da vida usava 61 códons de três letras diferentes para produzir apenas 20 aminoácidos, o que significa que muitos códons estavam sendo usados para descrever a mesma coisa.
“Aprendemos em nossas aulas de biologia que quando você muda de uma versão do códon para outra, e isso não muda o aminoácido, isso é chamado de mutação silenciosa. E isso implica que não importa”, disse Don Fox, professor associado de farmacologia e biologia do câncer na Duke School of Medicine.
“No entanto, quando os pesquisadores sequenciaram todos esses organismos diferentes, eles encontraram uma hierarquia”, disse Fox. “Alguns códons são muito frequentes e alguns são muito raros.” E essa distribuição de códons pode variar de um tipo de tecido em um organismo para outro.
Fox se perguntou se as raridades desempenham um papel em como, digamos, uma célula hepática faz coisas do fígado e como uma célula óssea faz coisas ósseas.
Fox e sua equipe, liderada pelo estudante de doutorado Scott Allen, queriam ampliar os códons raros, usando seu modelo preferido Drosophila melanogaster, a mosca da fruta de laboratório. Um crescente corpo de trabalho mostrou que tecidos diferentes têm “viés de códons” variados – ou seja, diferentes frequências de códons sinônimos ocorrendo em diferentes tecidos. Os códons raros são conhecidos por desacelerar e até parar a produção de proteínas e “genes com muitos desses códons raros produzem muito menos proteína”, disse Fox.
Fox estava colaborando com o colega Christopher Counter, o distinto professor de farmacologia de George Barth Geller na Duke para entender um gene chamado KRAS, que é conhecido por ser um mau ator especialmente no câncer de pâncreas e que carrega muitos códons raros. Por que, eles se perguntavam, uma mutação cancerígena teria retardado a produção de proteínas, quando normalmente uma mutação cancerosa produz mais alguma coisa.
“Acontece que, do jeito que o KRAS é projetado, deve ser muito difícil fazer qualquer coisa”, disse Fox.
A equipe de Fox desenvolveu uma nova maneira de analisar o uso de códons específicos de tecidos para ver onde e como códons raros podem ser usados na mosca da fruta, que talvez tenha o genoma mais conhecido na ciência. Eles realizaram uma série de experimentos para variar quais códons foram incluídos no gene KRAS e descobriram que códons raros tiveram um efeito dramático sobre como o KRAS controla a sinalização entre as células.
“Percebi com essa colaboração sobre o câncer que poderíamos adotar abordagens semelhantes e aplicá-las à minha principal questão de pesquisa, que é como os tecidos sabem o que são”, disse Fox.
Em outros experimentos, eles descobriram que os testículos em moscas – e em humanos – são mais tolerantes a uma alta diversidade de códons, mas os ovários de moscas não são. O cérebro da mosca também foi mais tolerante a diversos códons. O trabalho foi publicado em 6 de maio de 2022, na revista de acesso aberto eLife.
Um gene em particular com um alto número de códons raros, RpL10Aa, é evolutivamente mais novo e ajuda a construir o ribossomo, a maquinaria de montagem de proteínas na célula. Fox disse que parece que os códons raros desse gene servem para limitar sua atividade apenas aos testículos mais tolerantes, e isso, por sua vez, pode ser algo crítico para a fertilidade.
“A maneira como os testículos parecem permitir que quase qualquer gene seja expresso, talvez o torne um terreno fértil, se você preferir, para novos genes”, disse Fox. “Os testículos parecem ser um lugar onde os genes mais jovens tendem a se expressar primeiro. Então, achamos que é um tecido mais permissivo e permite que novos genes se instalem”.
“O que achamos que estamos vendo é que códons raros são uma maneira de limitar a atividade desse gene evolutivamente jovem aos testículos”, disse Fox. “Isso tornaria os códons raros mais uma camada de controle e ajuste fino nos genes”.
Os editores da eLife disseram que “o trabalho abre novos caminhos na identificação do uso de códons como base para a expressão de genes específicos de tecidos em animais”.
Publicado em 29/05/2022 13h01
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