DESCOBERTO UM LIMITE FUNDAMENTAL PARA A EVOLUÇÃO DO CÓDIGO GENÉTICO.

A natureza está em constante evolução – os seus limites determinados apenas por variações que ameaçam a viabilidade das espécies. A investigação sobre a origem e expansão do código genético são fundamentais para explicar a evolução da vida. Na Science Advances, uma equipe de biólogos especializados neste campo explica uma limitação que coloca um freio sobre o desenvolvimento do código genético, que é o conjunto universal de regras que todos os organismos na Terra usam para traduzir sequências genéticas de ácidos nucleicos (DNA e RNA) para as sequências de aminoácidos que compõem as proteínas que realizam funções celulares.

Esta é uma representação 3-D de um RNA de transferência (tRNA). Estas moléculas são cruciais para a tradução de genes em proteínas e são também a razão pela qual o código genético não pode exceder 20 aminoácidos. Crédito: Pablo Dans, IRB Barcelona

Esta é uma representação 3-D de um RNA de transferência ou transportador (RNAt). Estas moléculas são cruciais para a tradução de genes em proteínas e são também a razão pela qual o código genético não pode exceder 20 aminoácidos. Crédito: Pablo Dans, IRB Barcelona

Chefiada pelo ICREA pesquisador Luís Ribas de Pouplana no Instituto de Investigação em Biomedicina (IRB Barcelona) e em colaboração com Fyodor A. Kondrashov, no Centro de Regulação Genômica (CRG) e Modesto Orozco, do IRB Barcelona, a equipe de cientistas demonstrou que o código genético evoluiu para incluir um máximo de 20 ácidos aminados e que era incapaz de crescer ainda mais devido a uma limitação funcional de RNAs de transferência – as moléculas que servem como intérpretes entre a língua de genes e proteínas. Esta suspensão no aumento da complexidade da vida aconteceu mais de 3 bilhões de anos atrás, antes da evolução separar bactérias, eucariotas e arqueobactérias, como todos os organismos utilizam o mesmo código de produzir proteínas a partir da informação genética.

Os autores do estudo explicam que a maquinaria que traduz genes em proteínas é incapaz de reconhecer mais de 20 ácidos aminados, porque iria confundi-los, o que levaria a constantes mutações em proteínas e assim a tradução errada da informação genética “com consequências catastróficas” nas palavras Ribas. “A síntese da proteína com base no código genético é a característica decisiva de sistemas biológicos e é crucial para garantir a tradução fiel de informação”, diz o pesquisador.

A limitação imposta pela forma.

A saturação do código genético tem a sua origem no RNA de transferência (ou transportador chamado de RNAt), as moléculas responsáveis pelo reconhecimento de informação genética e que transporta o aminoácido correspondente ao ribossoma, o local onde a cadeia de aminoácidos são feitas em proteínas na sequência da informação codificada em um dado gene. No entanto, a cavidade do ribossomo em que os RNAt se encaixam significa que estas moléculas têm a adotar uma forma de “L”, e existe muito pouca possibilidade de variação entre eles. “Teria sido em benefício ao sistema ter feito novos aminoácidos porque, na verdade, nós usamos mais do que os 20 aminoácidos que temos, mas os adicionais são incorporados através de caminhos muito complicados que não estão conectados ao código genético. e chegou um momento em que a natureza não foi capaz de criar novos RNAt que diferiam bastante das já disponíveis sem causar um problema com a identificação do aminoácido correto. Isso aconteceu quando 20 aminoácidos foram alcançados”, explica Ribas.

Aplicação em biologia sintética.

Um dos objetivos da biologia sintética é aumentar o código genético e modificá-lo para construir proteínas com diferentes aminoácidos, a fim de alcançar novas funções. Para este efeito, os investigadores usam organismos, tais como bactérias, em condições altamente controladas para produzir proteínas de características dadas. “Mas isso é muito difícil de fazer e nosso trabalho demonstra que o conflito de identificar entre RNAt sintéticos concebidos em laboratório e RNAt já existentes tem que ser evitado se quisermos alcançar sistemas biotecnológicos mais eficazes”, conclui o pesquisador.

Fonte: Science Daily

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