{"id":1708,"date":"2020-09-10T02:43:37","date_gmt":"2020-09-10T05:43:37","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/covid-19\/?p=1708"},"modified":"2020-11-18T13:36:36","modified_gmt":"2020-11-18T16:36:36","slug":"leveduras-genes-modificados-e-diagnostico-de-covid-19","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/covid-19\/leveduras-genes-modificados-e-diagnostico-de-covid-19\/","title":{"rendered":"Leveduras, genes modificados e diagn\u00f3stico de Covid-19"},"content":{"rendered":"\n

Texto escrito por Fellipe Mello, Carla Maneira da Silva e Ana Arnt<\/em><\/p>\n\n\n\n

No primeiro texto, falamos um pouco do desenvolvimento do teste diagn\u00f3stico para Covid-19<\/a> baseado em uma levedura modificada geneticamente. Mas agora, neste segundo texto, vamos explicar um pouco mais sobre o que s\u00e3o estas modifica\u00e7\u00f5es e de que modo ela acontece na levedura. Isto \u00e9, vamos entrar um pouco mais a fundo no mundo da Engenharia Gen\u00e9tica para entender melhor como a ci\u00eancia trabalha e \u00e9 produzida!<\/p>\n\n\n\n

Levedura modificada geneticamente – o que estamos modificando nela?<\/strong><\/h4>\n\n\n\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Organismos geneticamente modificados (OGM) s\u00e3o mais comuns do que imaginamos. O ser humano tem utilizado vastamente o melhoramento gen\u00e9tico em benef\u00edcio da nossa sociedade. Por exemplo, a sele\u00e7\u00e3o de caracter\u00edsticas de interesse em animais e plantas – que \u00e9 tra\u00e7o de nossa organiza\u00e7\u00e3o social desde os prim\u00f3rdios. Al\u00e9m disso, temos a produ\u00e7\u00e3o de qu\u00edmicos espec\u00edficos por microrganismos,  <\/p>\n\n\n\n

    O CORONAYEAST n\u00e3o \u00e9 diferente: \u00e9 um biossensor viral baseado em uma levedura que precisa ter seu genoma editado para servir a esse prop\u00f3sito. Para tal, precisamos inserir no microorganismo alguns genes heter\u00f3logos. <\/strong>Calma, o nome \u00e9 dif\u00edcil, mas a explica\u00e7\u00e3o \u00e9 simples\u2026  Isto \u00e9, o que quisemos dizer \u00e9 que s\u00e3o genes que a esp\u00e9cie Saccharomyces cerevisiae <\/em>n\u00e3o possui naturalmente.<\/p>\n\n\n\n

Como j\u00e1 falamos sobre o funcionamento do CORONAYEAST, podemos dividir essas modifica\u00e7\u00f5es gen\u00e9ticas em tr\u00eas grupos principais: 1) prote\u00edna ACE2 de humano<\/strong>, respons\u00e1vel tanto pela percep\u00e7\u00e3o do SARS-CoV-2 quanto pelo controle do horm\u00f4nio angiotensina II (j\u00e1 vamos explicar!); 2) receptor AT1 de humano<\/strong>, receptor de membrana da classe das prote\u00ednas do tipo G <\/a>que consegue detectar angiotensina II e enviar um sinal pra c\u00e9lula; 3) os genes rep\u00f3rter<\/strong>, que produzem prote\u00ednas que conferem a mudan\u00e7a de cor e fluoresc\u00eancia na levedura e que s\u00e3o ativados pelo receptor AT1.<\/p>\n\n\n\n

Agora \u00e9 que vem a parte complicada e cheia de termos. Mas respira fundo a\u00ed que a gente vai explicar com calma um por um!<\/p>\n\n\n\n

ACE2, AT1 e SARS-CoV-2: qu\u00ea?<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

A ACE2 – Enzima Conversora de Angiotensina <\/strong>2 \u00e9 encontrada naturalmente em humanos. Assim, ela tem o papel de regular os n\u00edveis de Angiotensina II no nosso organismo, convertendo-a em Angiotensina 1-7.<\/p>\n\n\n\n

 A Angiotensina II<\/strong> \u00e9 um horm\u00f4nio pept\u00eddeo que atua na vasoconstri\u00e7\u00e3o e, junto com a ACE2, faz parte do sistema renina-angiotensina (RAS)<\/strong>, que \u00e9 um intricado e complexo sistema de regula\u00e7\u00e3o da nossa press\u00e3o arterial. Al\u00e9m disso, tamb\u00e9m est\u00e3o presentes os receptores de membrana, como o AT1. O AT1, como dissemos, consegue perceber a concentra\u00e7\u00e3o de angiontesina II no meio e enviar um sinal para a c\u00e9lula reagir em conformidade. Ou seja, a resposta celular varia de acordo com a quantidade do horm\u00f4nio detectado. Ademais, esse receptor de membrana faz parte da classe dos GPCR. Ou seja: o AT1 reage apenas <\/em>\u00e0 presen\u00e7a de angiotensina II e consegue detectar baixas concentra\u00e7\u00f5es<\/em> deste horm\u00f4nio. <\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Todavia, o entendimento de todo esse sistema \u00e9 importante n\u00e3o apenas para entender o CORONAYEAST. Foi essencial tamb\u00e9m para elucidar os efeitos da COVID-19 em pacientes. O SARS-CoV-2 tem apenas uma forma de infectar nossas c\u00e9lulas: atrav\u00e9s da liga\u00e7\u00e3o com a ACE2<\/a> . Portanto, ao detectar uma poss\u00edvel c\u00e9lula hospedeira, o SARS-CoV-2 se liga a essa enzima e faz com ela n\u00e3o consiga desempenhar seu papel normalmente. Resumindo: quando o v\u00edrus nos infecta, o ACE2 fica comprometido e, por isso, apresentamos maiores n\u00edveis de angiotensina II<\/strong>. <\/p>\n\n\n\n

Mas e o gene rep\u00f3rter? Pois \u00e9, Faltou explicar este \u00faltimo dos 3 elementos que precisamos modificar na levedura: o ACE2, o AT1 e o Gene Rep\u00f3rter\u2026<\/p>\n\n\n\n

Gene Rep\u00f3rter: o que \u00e9 e por que ele \u00e9 necess\u00e1rio?<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Para fechar o sistema biossensor, precisamos de um, ou mais, gene rep\u00f3rter<\/strong>. Entretanto, para ficar claro o porqu\u00ea e como vamos usar esse artefato, precisamos de uns conceitos b\u00e1sicos de gen\u00e9tica. Mas calma, n\u00e3o \u00e9 nada muito complicado. O que precisamos saber \u00e9 que os genes s\u00e3o estruturas formadas de subunidades que regulam sua express\u00e3o. Ou seja: pra um gene ativar e produzir uma prote\u00edna ele precisa estar sob uma condi\u00e7\u00e3o espec\u00edfica. Por fim, quem regula essa condi\u00e7\u00e3o e diz se o gene deve ativar \u00e9 o promotor<\/strong>. Isto \u00e9: n\u00e3o basta um ser vivo \u201cter um gene\u201d para determinada fun\u00e7\u00e3o. Assim, este gene precisa de um agente externo (o promotor) para ser ativado (e produzir uma prote\u00edna que funcione!).<\/p>\n\n\n\n

Mas, e o Gene Rep\u00f3rter? \u00c9 um gene que \u00e9 inserido junto com os genes de interesse da nossa pesquisa. Dessa forma, no nosso caso da Levedura Saccharomyces cerevisiae, <\/em>o gene que produz o ACE2<\/strong> e o gene que produz o AT1<\/strong>. Isto \u00e9, quando produzimos um Organismo Geneticamente Modificado, podemos tamb\u00e9m inserir um gene rep\u00f3rter<\/strong> junto com os genes que queremos que funcionem naquele organismo. Por qu\u00ea? O gene rep\u00f3rter tem uma atividade facilmente rastre\u00e1vel – produz prote\u00ednas luminescentes ou que promovem mudan\u00e7a de cor, por exemplo. Em suma, com isto conseguimos saber que os genes que inserimos est\u00e3o \u201cfuncionando\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Assim, no caso desta levedura, o gene rep\u00f3rter produz prote\u00ednas que conferem a mudan\u00e7a de cor e fluoresc\u00eancia. Quer dizer, isso quando ativadas pela sinaliza\u00e7\u00e3o dentro da c\u00e9lula gerada pelo receptor AT1!<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n

Para finalizar: o que tudo isto t\u00eam a ver com o teste CORONAYEAST?<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Por fim, depois de explicar todos os genes, receptores, horm\u00f4nios e enzimas que est\u00e3o envolvidos na t\u00e9cnica, vamos voltar ao RAS? Lembra que o AT1 percebe a presen\u00e7a de angiotensina II e envia um sinal para a c\u00e9lula?<\/p>\n\n\n\n

Pois bem, esse sinal diz pra um promotor espec\u00edfico, o FIG1<\/em>, que ele deve ativar um gene. No caso do nosso biossensor, a gente vai colocar um gene rep\u00f3rter regulado pelo FIG1<\/em>. Na verdade, vamos colocar dois (e por isso falamos que o CORONAYEAST pode ser usado no laborat\u00f3rio ou em casa). Quais? Um gene que produz uma prote\u00edna fluorescente e um gene que produz um pigmento vis\u00edvel \u00e0 olho nu.<\/p>\n\n\n\n

Mas, como isso tudo funciona na presen\u00e7a e aus\u00eancia do v\u00edrus? Agora que explicamos tudo isso, no pr\u00f3ximo texto vamos falar com mais detalhes sobre a intera\u00e7\u00e3o da levedura com o v\u00edrus mais apropriadamente!<\/p>\n\n\n\n

Este texto foi elaborado a partir de uma pesquisa financiada pela FAPESP, cujo processo \u00e9 n.2018\/03403-2<\/p>\n\n\n\n

For\u00e7a Tarefa da Unicamp<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

A pesquisa que embasou esta postagem \u00e9 fruto da “For\u00e7a Tarefa da Unicamp”. Assim, faz parte de um conjunto pesquisas cient\u00edficas que a Unicamp vem fazendo desde o in\u00edcio da pandemia. O Especial Covid-19, do Blogs de Ci\u00eancia da Unicamp, participa da For\u00e7a Tarefa desde o in\u00edcio, com a divulga\u00e7\u00e3o cient\u00edfica sobre a doen\u00e7a. Mas tamb\u00e9m vai se dedicar \u00e0 publica\u00e7\u00e3o destes conhecimentos produzidos especificamente pelos pesquisadores da Unicamp cada vez mais! Acompanhe as pr\u00f3ximas postagens!<\/p>\n\n\n\n

\"\"\/<\/figure>\n\n\n\n
Nossos sites institucionais:<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

For\u00e7a Tarefa da Unicamp<\/a><\/p>\n\n\n\n

Unicamp \u2013 Coronav\u00edrus<\/a><\/p>\n\n\n\n

Para saber mais<\/h4>\n\n\n\n

Adeniran A, Sherer M, Tyo KEJ (2015) Yeast-based biosensors: Design and applications<\/a> FEMS Yeast Res<\/strong>;15:1\u201315.<\/p>\n\n\n\n

Azzi L, Carcano G, Gianfagna F et al (2020) Saliva is a reliable tool to detect SARS-CoV-2<\/a> J Infect<\/strong> 2020;81:e45\u201350.<\/p>\n\n\n\n

Burrell LM, Johnston CI, Tikellis C et al. ACE2, a new regulator of the renin\u2013angiotensin system<\/a>. Trends Endocrinol Metab 2004;15:166\u20139.<\/p>\n\n\n\n

Imai Y, Kuba K, Rao S et al (2005) Angiotensin-converting enzyme 2 protects from severe acute lung failure<\/a> Nature<\/strong> 2005;436:112\u20136.<\/p>\n\n\n\n

Nakamura Y, Ishii J, Kondo A (2014) Construction of a yeast-based signaling biosensor for human angiotensin II type 1 receptor via functional coupling between Asn295-mutated receptor and Gpa1\/G i3 chimeric G\u03b1<\/a>. Biotechnol Bioeng<\/strong>;111:2220\u20138<\/p>\n\n\n\n

Takata, R (2010) O que \u00e9 um gene rep\u00f3rter afinal?<\/a>Gene Rep\u00f3rter<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Verdecchia, P, Cavallini, C, Spanevello, A, & Angeli, F (2020) The pivotal link between ACE2 deficiency and SARS-CoV-2 infection<\/a> European journal of internal medicine<\/em>, 76<\/em>, 14\u201320.<\/p>\n\n\n\n

Zhang H, Penninger JM, Li Y et al (2020) Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) as a SARS-CoV-2 receptor: molecular mechanisms and potential therapeutic target<\/a> Intensive Care<\/strong> Med 2020;46:586\u201390.<\/p>\n\n\n\n

Os Autores<\/h4>\n\n\n\n

Ana Arnt<\/strong> \u00e9 Bi\u00f3loga, Mestre e Doutora em Educa\u00e7\u00e3o. Professora do Departamento de Gen\u00e9tica, Evolu\u00e7\u00e3o, Microbiologia e Imunologia, do Instituto de Biologia (DGEMI\/IB). Pesquisa e da aula sobre Hist\u00f3ria, Filosofia e Educa\u00e7\u00e3o em Ci\u00eancias, e \u00e9 uma voraz interessada em cultura, poesia, fotografia, m\u00fasica, fic\u00e7\u00e3o cient\u00edfica e\u2026 ci\u00eancia! <\/p>\n\n\n\n

Carla Maneira da Silva <\/strong>Mestranda em Gen\u00e9tica de Micro-organismos pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Realiza suas atividades de pesquisa no Laborat\u00f3rio de Gen\u00e9tica e Bio-Energia (LGE). Possui experi\u00eancia na \u00e1rea de gen\u00e9tica e engenharia metab\u00f3lica. Mais especificamente na produ\u00e7\u00e3o de compostos de interesse econ\u00f4mico a partir de micro-organismos. Assim como na produ\u00e7\u00e3o de biossensores baseados em levedura.<\/p>\n\n\n\n

Fellipe Mello <\/strong>\u00e9 Engenheiro qu\u00edmico (2014) e doutor em ci\u00eancias (2019) pela Universidade Estadual de Campinas. Atualmente \u00e9 post doc em engenharia gen\u00e9tica no Laborat\u00f3rio de Gen\u00f4mica e bioEnergia no Instituto de Biologia da Unicamp. Tem experi\u00eancia na \u00e1rea de engenharia qu\u00edmica, com \u00eanfase em termofluidodin\u00e2mica, no reaproveitamento de biomassas e purifica\u00e7\u00e3o de prote\u00ednas; e na \u00e1rea de gen\u00e9tica, com \u00eanfase em engenharia metab\u00f3lica e estudo de QTLs.<\/p>\n\n\n\n

Este texto \u00e9 original e escrito com exclusividade para o Especial Covid-19<\/a><\/p>\n\n\n\n

\"logo_\"<\/figure>\n\n\n\n

Os argumentos expressos nos posts deste especial s\u00e3o dos pesquisadores. Os autores produzem os textos a partir de seus campos de pesquisa cient\u00edfica e atua\u00e7\u00e3o profissional. Al\u00e9m disso, os textos s\u00e3o revisados por pares da mesma \u00e1rea t\u00e9cnica-cient\u00edfica da Unicamp. N\u00e3o, necessariamente, representam a vis\u00e3o da Unicamp. Essas opini\u00f5es n\u00e3o substituem conselhos m\u00e9dicos.<\/h4>\n\n\n\n


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Texto escrito por Fellipe Mello, Carla Maneira da Silva e Ana Arnt No primeiro texto, falamos um pouco do desenvolvimento do teste diagn\u00f3stico para Covid-19 baseado em uma levedura modificada geneticamente. 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