ESQUEÇA O GENE EGOÍSTA: PESQUISA SUGERE QUE EVOLUÇÃO DA VIDA É CONDUZIDA PELO RIBOSSOMO EGOÍSTA

Desde a descoberta de como o DNA codifica a informação genética, a maioria das pesquisas sobre a evolução da vida tem se concentrado em genes. De acordo com a teoria do “gene egoísta”, células e organismos existem simplesmente como pacotes para proteger e transmitir genes. Uma nova pesquisa desafia essa ideia, propondo que, se alguma coisa é “egoísta” ela deve ser o ribossomo. Isso derruba tudo o que pensamos que sabemos sobre a evolução da vida e, de fato, a função dos próprios ribossomos.

Grande (vermelho) e pequeno (azul) subunidade se encaixam. Estrutura e forma do ribossoma 70S de E. coli. Os grandes subunidade 50S do ribossoma (vermelho) e pequenas 30S subunidade ribossômica (azul) são mostrados com um 200 �gstrom (20 nm) barra de escala. Para a subunidade 50S, 23S (vermelho escuro) e 5S (vermelho alaranjado) rRNAs e as proteínas ribossomais (rosa) são mostrados. Para a subunidade 30S, 16S rRNA os (azul escuro) e as proteínas ribossomais (azul claro) são mostrados. Crédito: por Vossman (Obra do próprio) [CC BY-SA 3.0 ou GFDL], via Wikimedia Commons

Grande (vermelho) e a pequena (azul) subunidade se encaixam. Estrutura e forma do ribossoma 70S de E. coli. Os grandes subunidade 50S do ribossoma (vermelho) e as pequenas 30S subunidade ribossômica (azul) são mostrados com um 200 Agstrons (20 nm) na barra de escala. Para a subunidade 50S, 23S (vermelho escuro) e 5S (vermelho alaranjado) rRNAs e as proteínas ribossomais (rosa) são mostrados. Para a subunidade 30S, 16S rRNA os (azul escuro) e as proteínas ribossomais (azul claro) são mostrados.
Crédito: por Vossman (Obra do próprio) [CC BY-SA 3.0 ou GFDL], via Wikimedia Commons

O que veio primeiro na evolução da vida? Até agora, os cientistas responderam à pergunta com três letras: DNA. Mas, em uma colaboração entre pai e filha publicada no Journal of Theoretical Biology, Dr. Meredith Root-Bernstein, da Universidade de Aarhus, na Dinamarca, e Dr. Robert Root-Bernstein, Universidade do Estado de Michigan, EUA, fornecem evidências de que a questão deve, antes, ser respondida com a palavra: os ribossomos.

O ribossomo é uma molécula grande e complexa encontrada em todas as células vivas. Ele contém as máquinas para traduzir a informação genética do DNA para as proteínas que executam todo o trabalho da célula e compõem a maior parte de sua estrutura.

“Os ribossomos são feitos de três vertentes de RNA incrustadas que os livros didáticos nos dizem ser puramente estrutural, mas vamos mostrar que o RNA ribossomal uma vez atuou como os genes, mRNAs e tRNAs obrigados a fazer seus próprios componentes – e que deram origem a estas estruturas na moderna células “, diz o Dr. Meredith Root-Bernstein.

O que o DNA quer?

A colaboração de pesquisa entre pai e filha começou quando Meredith estava relendo o livro de seu pai Robert Root-Bernstein, de 1989.

“No meio do livro, inspirado nas estratégias de descoberta de meu pai discutia lá, eu olhei para cima e perguntei:” o que é o DNA quer? “Pode soar estranho antropomorfizar uma molécula grande. No entanto, a teoria do gene egoísta é comumente expressa em uma ideia científica abreviada como “DNA quer replicar a si mesmo”. Mas eu queria saber se isso é realmente o que quer o DNA”, explica Dr. Meredith.

Quando químicos orgânicos antropomorfizam moléculas, eles dizem que moléculas “querem estar no sua mais baixa conformação de energia.” Isto significa que quando eles têm moléculas de energia podem se mover em conformações diferentes, mas eles têm uma posição de descanso, que é sempre voltar.

A posição de repouso do DNA é ser muito bem enrolado. É tão difícil de desvendar que os pesquisadores não entendem completamente como as várias moléculas auxiliares desenrolam e descompactam-no para a replicação e tradução.

Assim, como Meredith percebeu, do ponto de vista da química orgânica, a resposta à pergunta “o que é que quer o DNA?”: Ele quer permanecer enrolado em um nó. O DNA não deseja se replicar ou traduzir.

A conclusão de que o DNA era o improvável motor dinâmico dos processos evolutivos levou à pergunta seguinte: Então, quem quer fazer a replicação e tradução?

O ribossomo egoísta

Para Meredith e Robert Root-Bernstein, a resposta é clara: o ribossomo. A sua posição de repouso é estar “pronto para traduzir DNA em proteínas.” E não são apenas os ribossomos encontrados em todas as células de todos os organismos, mas são quase idênticos em todas as espécies vivas.

Os ribossomos são compostos por dois tipos de moléculas: as proteínas e o RNA. O RNA é estruturalmente muito semelhante ao DNA e existe em três formas. Uma dela é o RNA ribossomal ou RNAr, que de acordo com o conhecimento do livro é puramente estrutural, formando o andaime, ou esqueleto do “máquinario” ribossomo. Os outros dois tipos são: RNA mensageiro ou mRNA e RNA de transferência ou tRNA, que estão fora do ribossomo e ajudam a “máquina” ribossômica a montar proteínas a partir de instruções do DNA. O RNAm transcreve a informação genética a partir de DNA e transporta-a para o ribossomo. O RNAt traduz a mensagem dos RNAm em aminoácidos, que são amarrados em conjunto no ribossomo para produzir uma proteína.

Inspirado por descobrir, Meredith inverteu a ideia do gene egoísta. E se os ribossomos estão “egoisticamente” tentando se reproduzir? Será que os ribossomos reciclam RNA ribossomal para interagir com as proteínas – criando os mRNAs e tRNAs que conhecemos hoje — e inventar DNA armazenado de forma a segurar as instruções de montagem? Se este fosse o caso, então as sequências de RNAr deve coincidir com as sequências de mRNAs, tRNAs e do DNA que codifica as proteínas ribossomais.

Esta nova hipótese foi testada por Robert, comparando o RNA ribossomal em bases de dados de todo o RNA, DNA e proteínas da bactéria Escherichia coli.

Se ribossomos querem se reproduzir, o RNAr teria que conter três coisas que ninguém nunca havia percebido antes. Primeiro, ele deve conter os “genes” que codificam as suas próprias proteínas ribossomais, de modo a ser capaz de formar a estrutura “maquinária”. Em segundo lugar, ele deve conter os mRNAs necessários para realizar a sua própria informação genética para o “maquinário”. Terceiro, tinha de codificar os tRNAs necessários para traduzir os mRNAs em proteínas.

Meredith e Robert Root-Bernstein mostrou que a estrutura do RNAr mostra surpreendentemente bons resultados para todas estas estruturas em E. coli.

“Nós demonstramos que rRNA contém os vestígios do mRNAs, tRNAs e “genes “que codificam a sua própria estrutura e função das proteínas. Ribossomos não são simplesmente os tradutores passivos do DNA”, diz o Dr. Robert Root-Bernstein.

Nós somos as casas para os ribossomos

O modelo ribossomo egoísta fecha uma lacuna teórica grande entre, por um lado, as moléculas biológicas simples que podem se formar em campos argilosos, fontes hidrotermais oceânicas ou via relâmpago, e, por outro lado o Last Universal Common Ancestor (LUCA), ou seja, o ultimo ancestral universal comum, o primeiro organismo unicelular.

Dr. Meredith Root-Bernstein acrescenta: “Talvez o ribossomo egoísta coloque uma nova rodada sobre o sentindo do parentesco com outras criaturas. Todos nós somos apenas diferentes tipos de “lares” para os ribossomos!”.

Journal Reference:

Meredith Root-Bernstein, Robert Root-Bernstein. The ribosome as a missing link in the evolution of lifeJournal of Theoretical Biology, 2015; 367: 130 DOI:10.1016/j.jtbi.2014.11.025

Fonte: Science Daily

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