Cientistas da Universidade de Bristol desenvolveram novas partes biológicas que são capazes de moldar o fluxo de processos celulares ao longo do DNA.
O trabalho, agora publicado na revista Nature Communications, oferece uma nova perspectiva sobre como a informação é codificada no DNA e novas ferramentas para a construção de biotecnologias sustentáveis.
Apesar de serem invisíveis a olho nu, os microrganismos são essenciais para nossa sobrevivência. Eles operam usando DNA, muitas vezes referido como o código da vida. O DNA codifica inúmeras ferramentas que podem ser úteis para nós, mas atualmente não temos uma compreensão completa de como interpretar as sequências de DNA.
Matthew Tarnowski, primeiro autor e estudante de doutorado na Escola de Ciências Biológicas de Bristol, disse: “Compreender o mundo microbiano é complicado. Embora a leitura do DNA de um micróbio com um sequenciador nos dê uma janela para o código subjacente, você ainda precisa leia um monte de sequências de DNA diferentes para entender como ele realmente funciona. É um pouco como tentar aprender um novo idioma, mas apenas com alguns pequenos fragmentos de texto.”
Para resolver esse problema, a equipe de Bristol se concentrou em como a informação codificada no DNA é lida e, especificamente, como o fluxo de processos celulares ao longo do DNA é controlado. Esses fluxos de informações biológicas orquestram muitas das funções centrais de uma célula e a capacidade de moldá-las ofereceria uma maneira de orientar os comportamentos celulares.
Inspirando-se na natureza, onde se sabe que os fluxos no DNA são muitas vezes complexos e entrelaçados, a equipe se concentrou em como esses fluxos poderiam ser regulados criando “válvulas” para ajustar o fluxo de uma região do DNA para outra.
Dr. Thomas Gorochowski, autor sênior e pesquisador da Royal Society University da Universidade de Bristol, disse: “Semelhante a uma válvula que controla a taxa que um líquido flui através de um tubo, essas válvulas moldam o fluxo de processos moleculares ao longo do DNA. Os fluxos permitem que as células compreendam as informações armazenadas em seus genomas e a capacidade de controlá-los nos permite reprogramar seus comportamentos de maneiras úteis”.
Projetar novas peças biológicas normalmente pode levar muito tempo. Para contornar esse problema, a equipe empregou métodos para permitir a montagem rápida de muitas partes de DNA em paralelo e uma tecnologia de sequenciamento baseada em ‘nanoporos’ que permitiu medir simultaneamente como cada parte funcionava.
Dr. Gorochowski acrescentou: “Aproveitar as características únicas do sequenciamento de nanoporos foi o passo necessário para desbloquear nossa capacidade de projetar efetivamente as válvulas biológicas. Em vez de construir e testar separadamente um par de cada vez, poderíamos montar e testar milhares em uma mistura pool, nos ajudando a separar suas regras de design e entender melhor como elas funcionam.”
Os autores continuam a mostrar como as válvulas podem ser usadas para regular outros componentes biológicos na célula, abrindo caminhos para o futuro controle simultâneo de muitos genes e edição complexa de genomas.
Olhando para o futuro, a equipe está atualmente considerando como essa tecnologia pode ser usada com responsabilidade. Dr. Mario Pansera, distinto pesquisador do Post-Growth Innovation Lab da Universidade de Vigo, Espanha, disse: “Agora que eles criaram essas ferramentas, uma grande questão é como elas podem ser usadas de forma responsável e equitativa no mundo real. O empreendedorismo pós-crescimento oferece abordagens úteis para imaginar formas mais deliberativas e inclusivas de colocar essa tecnologia a serviço das pessoas.”
Publicado em 23/01/2022 19h09
Artigo original:
Estudo original: