Mais códigos secretos no “DNA lixo”
Código silencioso em ação na actina
“A actina é uma proteína intracelular essencial e abundante que desempenha um papel importante na morfogênese do desenvolvimento, contração muscular, migração de células, e homeostase celular”, disse Vedula et al. em um artigo na publicação científica eLife. Uma proteína dessa importante comanda a nossa atenção. Como que ela desempenha tantas funções diferentes? O que governa a destinação e atividade das diferentes diferentes formas de actina?
O artigo parece um história de detetive científico. Uma equipe de pesquisadores da Universidade da Pensilvânia e dos Institutos Nacionais de Saúde dos Estados Unidos queriam saber por que duas formas de actina (isoformas) são quase indistinguíveis em termos de sua sequência (exceto para quatro aminoácidos em uma extremidade), mas realizam funções muito diferentes na célula. Eles também acharam intrigante que essas isoformas, β-actina e γ-actina, são codificadas por genes diferentes, mas terminam parecendo muito semelhantes.
Vamos divulgar a conclusão no título do artigo: “Diversas funções das isoformas homólogas de actina são definidas por seus nucleotídeos, em vez de sua sequência de aminoácido.” Você escuta a palavra “código” vindo? Que tal “código silencioso”?
Aqui nos testamos a hipótese que as funções da β- e γ-actina são definidas por seus nucleotídeos, em vez de sua sequência de aminoácido, usando a edição dirigida do genoma de camundongo. Embora pesquisas prévias têm revelado que a ruptura do gene β-actina impacta criticamente a migração da célula e a embriogênese de camundongo, nós demonstramos aqui que a geração de um camundongo sem a proteína β-actina pela edição do gene β-actina para codificar a proteína γ-actina, e vice-versa, não afeta a migração de células e/ou a sobrevivência do organismo. Nossos dados sugerem que o essencial na função in vivo da β-actina é fornecido pela sequência do gene independente da isoforma de proteína codificada. Nos propomos que esta regulação constituí um mecanismo global de ‘código silencioso’ que controla a diversidade funcional das isoformas de proteínas. [Ênfase adicionada.]
Bons e antigos experimentos controlados, usando a ferramenta de edição CRISPR, revelaram que a edição do gene de uma forma produzia cópias funcionais de outra forma. Camundongos que tinha genes defeituosos para γ-actina podiam ser salvos pela edição do gene β-actina para produzir γ-actina. Tudo que eles tiveram que fazer foi editar cinco nucleotídeos para produzir camundongos sadios sem nenhuma β-actina, muito embora prévios experimentos de desativação mostraram que camundongos sem o gene β-actina morrem no início do desenvolvimento. Como isso podia ser?
Experimentos posteriores sugeriram que não é a sequência de aminácido resultante que determina a função, mas substituições “silenciosas” no gene. Algo no gene β-actina estava regulando o resultado em um modo diferente, muito embora gerasse somente γ-actina. A isoforma γ-actina foi para onde o β-actina normalmente ia, e realizou sua função como se fosse o β-actina.
Os pesquisadores destacam que diferentes isoformas de actinas podem ter densidades de ribossomas muito diferentes, diferindo em até mil vezes. No citoplasma, algumas isoformas podem compensar por outras isoformas. Esta combinação fornece flexibilidade para a célula na maioria dos casos:
Estes resultados sugerem que a isoforma actina com densidade de ribossomo similar pode plausivelmente compensar a perda de uma das isoformas. Em conformidade, considerando-se as ordens de grandeza de diferença na densidade do ribossomo entre a β-actina e outras isoformas de actinas, nenhuma das outras isoformas de actinas podem compensar pela perda da β-actina. Nós propomos que as mudanças na densidade de ribossomo surgindo de substituições silenciosas na sequência de nucleotídeo, afeta a dinâmica de tradução e a acumulação de taxas de proteínas que, por sua vez, regula a diversidade funcional das actinas.
Os autores pensam que este tipo de “código silencioso” pode estar funcionando também em outras famílias de proteínas. A palavra “código” está presente por todo este artigo. Em outro caso, eles descrevem o direcionamento de uma isoforma de actina à periferia da célula pelo que eles chamaram de “transporte mediado por código de endereçamento”. Eles têm mais a dizer sobre codificação do que evolução, na verdade, exceto em um parágrafo onde eles invocam a desculpa darwinista comum de que um gene essencial tende a ser conservado contra alteração:
Apesar do fato que os genes não musculares de isoformas de actina tenha divergido evolucionariamente > 100 milhões de anos atrás, eles retiveram extraordinária conservação de sequência, muito mais alta do que seria esperada se as substituições sinônimas em sua sequência de codificação fossem completamente randomizadas.(Erba et al., 1986). Isto é com a nossa ideia de que a sequência de codificação da isoforma de actina existe sob pressão evolucionária adicional, melhor do que a esperada conservação da sequência de aminoácido. Nós propomos que, pelo menos, alguma dessa pressão destina-se manter a dinâmica de tradução divergente dentro da família de actina, a fim de conduzir suas funções divergentes.
Todavia, parece que a pesquisa de design inteligente poderia ser mais produtiva em estudos de acompanhamento. Eles concluíram, “Mais análises sistemáticas de desativação de isoformas homólogas permitiriam estabelecer a universalidade do ‘código silencioso.’”
Matéria escura em seu cérebro
Uma termo mais apropriado para “DNA lixo” pode ser “matéria escura” — sequências que ainda não são compreendidas. O Nature News ilustra um bom uso desta metáfora em um artigo, ‘Dark matter’ DNA influences brain development [DNA 'Matéria escura' influencia o desenvolvimento do cérebro]. Amy Maxmen escreveu, “Finalmente os pesquisadores estão compreendendo o propósito por detrás de algumas sequências de genomas que são quase idênticos nos vertebrados.”
Um enigma colocado pelos segmentos de ‘matéria escura’ nos genomas — longo, fios enrolados de DNA sem funções óbvias — tem incomodado os cientistas por mais de uma década. Agora, uma equipe resolveu o enigma.A questão difícil tem se centralizado nas sequências de DNA que não codificam proteínas, e ainda assim permanecem idênticas por uma ampla variedade de animais. Ao deletar alguns desses ‘elementos ultra conservados’, os pesquisadores descobriram que essas sequências guiam o desenvolvimento do cérebro pelo fino ajuste dos genes de codificação de proteínas.
Não há nenhuma razão para suspeitar que qualquer dos heróis deste artigo duvidam da teoria da evolução. Mas um principal pesquisador de um novo artigo fez o que um bom cientista de design faria: continuar procurando por função até encontrá-la.
Os resultados, publicados na Cell, edição de 18 de janeiro, valida as hipóteses dos cientistas que especularam que todos os elementos ultra conservados são vitais para a vida — apesar do fato que os pesquisadores sabiam muito pouco sobre suas funções.“As pessoas nos disseram que nós deveríamos ter esperado publicar até que nós soubéssemos o que elas faziam. Agor eu estou assim, cara, levou 14 anos para compreender isso”, disse Gill Bejerano, um genomicista na Universidade Stanford na Califórnia, que descreveu os elementos ultra conservados em 2004.
O que eles descobriram contraria as expectativas evolucionárias, muito embora o artigo assume a evolução:
Bejerano e seus colegas originalmente notaram que os elementos ultra conservados quando eles compararam o genoma humano aos de camundongos, ratos e galinhas, e descobriram 481 trechos de DNA que eram incrivelmente similares entre as espécies. Isso foi surpreendente, porque o DNA se modifica de geração a geração — e essas linhagens animais tinham evoluído independentemente por cerca de 200 milhões de anos.Genes que codificam proteínas tendem a ter relativamente poucas mutações porque se essas mudanças perturbarem a proteína correspondente e o animal morrer antes de se reproduzir, o gene que sofreu mutação não é passado adiante para a prole. Na base desta lógica, alguns genomicistas conjecturaram que a seleção natural tinha, semelhantemente, erradicado as mutações nas regiões ultra conservadas. Muito embora as sequências não codifiquem proteínas, eles pensaram, suas funções devem ser tão vitais que elas não podem tolerar imperfeição.
Alguém pode se perguntar qual função teve a evolução darwinista nesta pesquisa? As expectativas estavam erradas, os resultados foram surpreendentes, e a equipe achou mais design do que previamente conhecido — a ponto de implicar em perfeição. A única fala evolucionária soa como um dourar a pílula/jogar confete para manter a narrativa preferida de ser falsificada.
Para mais informação sobre o assunto cansativo de suposto lixo no genoma, vide o livro The Myth of Junk DNA, de Jonathan Wells.
Foto: Actin filaments, by Howard Vindin (Own work) [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons.
