Descobertas novas informações escondidas no DNA

Mutações silenciosas

Cientistas demonstraram que uma camada do DNA que vem sendo considerada como redundante há mais de meio século, na verdade contém informações genéticas essenciais.

Jonathan Weissman e seus colegas da Universidade da Califórnia, em São Francisco, usaram uma nova técnica que traça um perfil dos ribossomos, permitindo a mensuração da atividade genética no interior de células vivas.

Essa medição inclui a velocidade com a qual as proteínas são feitas.

Ao medir a taxa de produção de proteínas em bactérias, a equipe descobriu que alterações genéticas ligeiramente diferentes podem ter efeitos dramáticos.

Isto se mostrou verdadeiro até mesmo para mudanças genéticas aparentemente insignificantes, conhecidas como "mutações silenciosas", que trocam uma única letra do DNA, sem alterar o gene resultante.

Para sua surpresa, os cientistas descobriram que essas mudanças podem atrasar o processo de produção de proteínas a um décimo, ou até menos, de sua velocidade normal.

Códons redundantes

A mudança na velocidade de produção das proteínas é causada por informações contidas naquilo que é conhecido hoje como "códons redundantes" - pequenos pedaços de DNA que fazem parte do código genético.

Eles foram chamados de "redundantes" porque se acreditava que continham duplicações do código genético, e não instruções específicas.

Esta nova descoberta desafia meio século de pressupostos fundamentais da biologia.

E também poderá ajudar a acelerar a produção industrial de proteínas, que é crucial para a fabricação de biocombustíveis e medicamentos biológicos utilizados para o tratamento de muitas doenças, do diabetes ao câncer.

"Acreditava-se que o código genético fosse redundante, mas códons redundantes claramente não são idênticos," disse Weissman.

"Nós [ainda] não entendemos muito sobre as regras," acrescentou o pesquisador, mas o novo trabalho sugere que a natureza seleciona entre os códons redundantes com base na velocidade genética, assim como no significado genético.

Esta é a terceira descoberta envolvendo novos níveis de informação no DNA nos últimos anos:

• "DNA lixo" é mais importante do que se pensava
• DNA humano possui superestruturas escondidas
• Cientistas descobrem um novo nível de informação no DNA

Códons do DNA

Toda a vida na Terra baseia-se no armazenamento de informação genética no DNA (ou, no caso de alguns vírus, no RNA), e na expressão desse DNA em proteínas para construir os componentes das células e executar as instruções genéticas de todas as formas de vida.

Cada célula viva, em cada tecido, dentro de cada organismo na Terra, está constantemente expressando genes e traduzindo-os em proteínas, desde o nascimento até o fim da vida. Uma quantidade significativa da energia que queimamos é destinada a alimentar esse processo fundamental.

O código genético é basicamente um conjunto universal de instruções para traduzir o DNA em proteínas.

Os genes do DNA são compostos de quatro tipos de moléculas, conhecidas como bases ou nucleotídeos (representados pelas quatro letras A, G, T e C).

Mas as proteínas são sequências de 20 tipos diferentes de aminoácidos.

Para codificar todos os 20 aminoácidos, o código genético convoca genes a serem expressos pela leitura de grupos de três letras de DNA de cada vez, para cada aminoácido em uma proteína.

Esses trios de letras do DNA são chamados códons.

Mas, como existem 64 formas possíveis de organizar três bases de DNA juntas - e apenas 20 aminoácidos utilizados pela vida - o número de códons excede a demanda. Assim, vários destes 64 códons codificam para o mesmo aminoácido.

Os cientistas têm considerado isto uma redundância nos últimos 50 anos.

Mais recentemente, contudo, conforme mais e mais genomas das mais diversas criaturas são decodificados, os cientistas começaram a verificar que nem todos os códons "redundantes" são iguais.

Muitos organismos têm uma preferência clara para um tipo de códon em relação a outra, embora o resultado final seja o mesmo.

Isto levou à pergunta que esta nova pesquisa agora respondeu: se códons redundantes fazem a mesma coisa, por que a natureza prefere um em vez do outro?

Câncer pode ser evitado se a sociedade quiser

Colocar em prática

Mais da metade de todos os cânceres são evitáveis, e a sociedade já tem todo o conhecimento necessário para agir de acordo com esta informação.

É isto o que garante Graham Colditz e seus colegas da Universidade de Washington (EUA) em um artigo publicado nesta quarta-feira pela revista Science Translational Medicine.

Em um artigo de revisão - que reavalia todas as pesquisas de uma determinada área - a equipe descreve os obstáculos que impedem uma reviravolta na incidência do câncer no mundo todo.

"Na verdade, temos uma enorme quantidade de dados sobre as causas e a possibilidade de prevenção do câncer. Está na hora de fazermos um investimento para implementar o que sabemos," escrevem eles.

Epidemia de câncer

O que sabemos, de acordo com os cientistas, é que as escolhas de estilo de vida que as pessoas fazem, e que a sociedade pode influenciar de várias maneiras - desde o uso dotabaco, à dieta e aos exercícios físicos - desempenham um papel importante como causa do câncer.

Os pesquisadores citam dados que demonstram que somente o fumo é responsável por um terço de todos os casos de câncer nos Estados Unidos, com números ainda maiores em muitos países mais pobres.

O excesso de peso e a obesidade respondem por outros 20 por cento.

Mas, além dos hábitos individuais, os cientistas argumentam que a estrutura da própria sociedade - do financiamento das pesquisas médicas e do projeto das construções, até os subsídios alimentares - influencia a extensão da "epidemia" de câncer, e pode ser alterada para reduzi-la.

Estratégias para prevenção do câncer

Os obstáculos que eles veem para a implementação de estratégias de prevenção do câncer são:

• O ceticismo quanto ao fato de que o câncer pode ser evitado - por exemplo, com a eliminação do tabagismo.
• O foco de curto prazo das pesquisa sobre o câncer, subestimando os benefícios da prevenção.
• Concentração dos esforços para prevenir o câncer nas pessoas mais velhas, quando, como no caso do HPV, o ideal é começar a agir antes do início da vida sexual dos jovens.
• Pesquisas científicas centradas em tratamentos, e não em prevenção - enquanto os tratamentos se concentram apenas em um único órgão após o diagnóstico, as mudanças de comportamento reduzem o câncer e as taxas de mortalidade de muitas outras doenças crônicas.
• Os cientistas têm uma responsabilidade moral de relatar os fatores de risco do câncer, mesmo sem conhecer o mecanismo biológico pelo qual aqueles fatores causam câncer.
• Fatores sociais que afetam a saúde, como os subsídios governamentais e o apoio à indústria do tabaco.
• Falta de colaboração entre as disciplinas - entre cientistas e entre cientistas e a comunidade.

É preciso querer

Os cientistas reconhecem as dificuldades e a complexidade da implementação de mudanças amplas.

Com tantos atores envolvidos, dos profissionais de saúde e dos legisladores, até cada pessoa individualmente, será difícil implementar uma ampla mudança a longo prazo.

Mas isto não significa que seja impossível: se a sociedade quiser se defender do câncer como um inimigo sério e que pode afetar a todos, os mecanismos estão à disposição, defendem os autores.

Butantan desenvolve teste rápido de diarreias agudas

Exame rápido de diarreia

Um kit semelhante ao dos testes de gravidez vendidos em farmácia foi desenvolvido no Instituto Butantan para ajudar a diagnosticar a causa da diarreia aguda.

A doença mata anualmente 1,5 milhão de crianças menores de 5 anos no mundo, segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS).

O exame é capaz de detectar três categorias da bactéria Escherichia coli, responsável por 30% a 40% dos casos nos países em desenvolvimento.

Basta colocar uma tira de papel em uma amostra de fezes previamente preparada e, em 15 minutos, linhas vermelhas indicam se um dos três tipos do bacilo está presente.

Tipos de E. coli

"Existem seis categorias de E. coli capazes de causar diarreia, cada uma com diferentes características de virulência e epidemiológicas", explicou a pesquisadora Roxane Maria Fontes Piazza.

O teste abrange duas categorias consideradas endêmicas no Brasil: a enteropatogênica (EPEC) e a enterotoxigênica (ETEC). Detecta também a E. coli produtora da toxina de Shiga (STEC), que, embora seja rara no país, preocupa os órgãos de saúde por causar formas graves da doença, podendo levar à colite hemorrágica e à falência renal.

"Há outra categoria bastante comum no Brasil que ficou de fora, a enteroagregativa (EAEC). Isso porque ela não produz uma proteína-alvo que permita sua identificação em testes desse tipo", explicou Roxane.

Em uma primeira etapa foram obtidos os anticorpos contra as proteínas ou toxinas produzidas por essas três categorias da bactéria. Em seguida, os anticorpos foram testados em outros métodos de diagnóstico para avaliar sua sensibilidade.

"Quando estávamos com todos os anticorpos em mãos, decidimos padronizar esse kit para realização do exame imunocromatográfico. Esse método é mais rápido, mais fácil de ser executado e tem custo acessível, podendo ser usado em qualquer laboratório clínico", disse Roxane.

Kit rápido da diarreia

O kit é composto por uma fita de 6 centímetros de comprimento por 0,5 centímetro de largura. Nessa fita, três tipos de papel foram sobrepostos em uma base plástica.

"No início tem uma fibra de celulose de alta absorção, responsável por puxar a amostra e levá-la até a região da fita onde estão os reagentes. Em seguida vem a fibra de vidro, onde estão fixadas pequenas partículas de ouro chamadas de ouro coloidal. Nessas partículas esféricas, de apenas 20 nanômetros de diâmetro, estão aderidos os anticorpos", explicou Rocha.

Os antígenos da bactéria, quando presentes, são absorvidos pela fibra de celulose, ligam-se aos anticorpos aderidos ao ouro coloidal e continuam pela fita até chegar a uma membrana de nitrocelulose, na qual sai o resultado do teste.

"Há várias linhas nessa membrana e o que determina qual é a categoria de E. coli presente na amostra é a região em que as linhas aparecem na fita. A reação é considerada positiva quando as duas linhas, teste e controle, apresentam-se coloridas", disse Rocha.

A função do ouro é tornar as linhas visíveis. Para garantir a sensibilidade do método, porém, a fita não deve ser colocada diretamente nas fezes. Alguns tipos de E. coli produzem quantidades muito pequenas de toxinas, que passariam despercebidas no exame.

"É preciso colocar a amostra de fezes em um caldo de cultivo e deixar as bactérias se multiplicando de um dia para outro. A fita deve então ser colocada nesse caldo", disse Rocha.

Detecção de bactérias

A ideia é que o kit seja usado em hospitais e laboratórios clínicos para acelerar a detecção da bactéria, o que ajudaria profissionais de saúde a tomar medidas de prevenção, de modo a evitar que surtos se alastrem, e a adotar condutas terapêuticas adequadas.

Segundo Roxane, o usual na rotina clínica é o médico não pedir exames e fazer o diagnóstico com base apenas na análise dos sintomas. "Só quando o quadro é mais persistente ou quando se suspeita da bactéria produtora da toxina de Shiga é que se manda uma amostra para um laboratório de referência analisar. Os demais laboratórios usam métodos antigos e pouco precisos", disse.

Embora a montagem do kit já tenha sido concluída, o método ainda precisa ser validado. Roxane estima que o processo leve cerca de dois anos. "Antes de colocá-lo no mercado precisamos patentear e analisar questões comerciais, como a estabilidade de armazenamento", explicou.

Falta de substância deixa o organismo à mercê da gripe

Espada versus escudo, lança versus armadura: a mesma regra básica da antiga história militar vale para o duelo entre micróbios e o sistema de defesa do organismo.

Uma enorme equipe de pesquisadores descobriu um "escudo" que permite a camundongos e seres humanos se protegerem do vírus da gripe, notadamente da sua versão letal, como a da epidemia mundial de 2009/2010.

Foram 31 "pesquisadores" que realizaram o estudo publicado na revista científica "Nature", mas dois deles eram conjuntos de cientistas com dezenas de pessoas cada um. Esse bando foi necessário para produzir os detalhados experimentos que mostram como a proteína IFITM3 atua de modo a ser um "escudo" antivírus ideal.

Os camundongos sem a proteína tiveram mais problemas inflamatórios e maior replicação do vírus da gripe A.

O mesmo foi descoberto em seres humanos sofrendo com a doença, cuja severidade foi claramente vinculada ao tipo de proteína IFITM presente no organismo.

Editoria de Arte/Folhapress 

Já se sabia que proteínas do tipo IFITM eram capazes de afetar a duplicação de vários tipos de vírus patogênicos (causadores de doenças) em estudos in vitro.

Agora, a equipe coordenada por Paul Kellam, do Wellcome Trust Sanger Institute, Reino Unido, demonstrou que a falta da proteína é capaz de fazer com que uma infecção suave se torne algo muito mais grave em animais.

"A IFITM3 é essencial para defender o hospedeiro contra o vírus da gripe. Camundongos que não têm a IFITM3 apresentam pneumonia viral fulminante quando inoculados com um vírus da gripe normalmente benigno, espelhando a destruição infligida pelo vírus da gripe espanhola de 1918", escreveram os autores do estudo.

E, em seres humanos, os resultados foram semelhantes. A equipe analisou o gene ligado à produção dessa proteína em pacientes hospitalizados com o vírus da pandemia (epidemia global) de 2009, o H1N1, ou em infectados por gripe sazonal. E descobriu que os doentes tinham mais abundantemente uma forma da proteína com menor atividade antiviral.

"Este trabalho é ultrainteressante. Os interferons [como a IFITM3] são uma classe de proteínas que a gente já usa para tratar infecções por vírus, como o da hepatite C", diz Esper Kallas, da Faculdade de Medicina da USP.

"Mas o caso é diferente dos antivirais comuns, pois usa uma defesa natural do hospedeiro", diz Kallas, que ressalva que o estudo precisa ser complementado com mais pesquisas com pessoas.

Os pesquisadores concluíram que a proteína IFITM3 é capaz de impedir que o vírus se ligue com a célula ou afeta a reprodução do parasita.

"Esse fator inato de resistência é ainda mais importante durante encontros com um novo vírus de pandemia, quando as defesas dos hospedeiros são menos eficazes. Pessoas com baixo nível de IFITM3 podem ser mais vulneráveis à disseminação do vírus", concluiu a equipe.

Butantan desenvolve teste rápido de diarreias agudas

Exame rápido de diarreia

Um kit semelhante ao dos testes de gravidez vendidos em farmácia foi desenvolvido no Instituto Butantan para ajudar a diagnosticar a causa da diarreia aguda.

A doença mata anualmente 1,5 milhão de crianças menores de 5 anos no mundo, segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS).

O exame é capaz de detectar três categorias da bactéria Escherichia coli, responsável por 30% a 40% dos casos nos países em desenvolvimento.

Basta colocar uma tira de papel em uma amostra de fezes previamente preparada e, em 15 minutos, linhas vermelhas indicam se um dos três tipos do bacilo está presente.

Tipos de E. coli

"Existem seis categorias de E. coli capazes de causar diarreia, cada uma com diferentes características de virulência e epidemiológicas", explicou a pesquisadora Roxane Maria Fontes Piazza.

O teste abrange duas categorias consideradas endêmicas no Brasil: a enteropatogênica (EPEC) e a enterotoxigênica (ETEC). Detecta também a E. coli produtora da toxina de Shiga (STEC), que, embora seja rara no país, preocupa os órgãos de saúde por causar formas graves da doença, podendo levar à colite hemorrágica e à falência renal.

"Há outra categoria bastante comum no Brasil que ficou de fora, a enteroagregativa (EAEC). Isso porque ela não produz uma proteína-alvo que permita sua identificação em testes desse tipo", explicou Roxane.

Em uma primeira etapa foram obtidos os anticorpos contra as proteínas ou toxinas produzidas por essas três categorias da bactéria. Em seguida, os anticorpos foram testados em outros métodos de diagnóstico para avaliar sua sensibilidade.

"Quando estávamos com todos os anticorpos em mãos, decidimos padronizar esse kit para realização do exame imunocromatográfico. Esse método é mais rápido, mais fácil de ser executado e tem custo acessível, podendo ser usado em qualquer laboratório clínico", disse Roxane.

Kit rápido da diarreia

O kit é composto por uma fita de 6 centímetros de comprimento por 0,5 centímetro de largura. Nessa fita, três tipos de papel foram sobrepostos em uma base plástica.

"No início tem uma fibra de celulose de alta absorção, responsável por puxar a amostra e levá-la até a região da fita onde estão os reagentes. Em seguida vem a fibra de vidro, onde estão fixadas pequenas partículas de ouro chamadas de ouro coloidal. Nessas partículas esféricas, de apenas 20 nanômetros de diâmetro, estão aderidos os anticorpos", explicou Rocha.

Os antígenos da bactéria, quando presentes, são absorvidos pela fibra de celulose, ligam-se aos anticorpos aderidos ao ouro coloidal e continuam pela fita até chegar a uma membrana de nitrocelulose, na qual sai o resultado do teste.

"Há várias linhas nessa membrana e o que determina qual é a categoria de E. coli presente na amostra é a região em que as linhas aparecem na fita. A reação é considerada positiva quando as duas linhas, teste e controle, apresentam-se coloridas", disse Rocha.

A função do ouro é tornar as linhas visíveis. Para garantir a sensibilidade do método, porém, a fita não deve ser colocada diretamente nas fezes. Alguns tipos de E. coliproduzem quantidades muito pequenas de toxinas, que passariam despercebidas no exame.

"É preciso colocar a amostra de fezes em um caldo de cultivo e deixar as bactérias se multiplicando de um dia para outro. A fita deve então ser colocada nesse caldo", disse Rocha.

Detecção de bactérias

A ideia é que o kit seja usado em hospitais e laboratórios clínicos para acelerar a detecção da bactéria, o que ajudaria profissionais de saúde a tomar medidas de prevenção, de modo a evitar que surtos se alastrem, e a adotar condutas terapêuticas adequadas.

Segundo Roxane, o usual na rotina clínica é o médico não pedir exames e fazer o diagnóstico com base apenas na análise dos sintomas. "Só quando o quadro é mais persistente ou quando se suspeita da bactéria produtora da toxina de Shiga é que se manda uma amostra para um laboratório de referência analisar. Os demais laboratórios usam métodos antigos e pouco precisos", disse.

Embora a montagem do kit já tenha sido concluída, o método ainda precisa ser validado. Roxane estima que o processo leve cerca de dois anos. "Antes de colocá-lo no mercado precisamos patentear e analisar questões comerciais, como a estabilidade de armazenamento", explicou.