Bact√©rias na guerra contra o c√Ęncer

safe_imageVimos num post anterior, que bact√©rias id√™nticas em seu DNA podem tomar diferentes decis√Ķes quando est√£o sobre stress tais como escassez de alimento.¬†Diversas estrat√©gias tais como ficar dormentes (esporula√ß√£o), entrar em compet√™ncia ou at√© mesmo canibalismo s√£o utilizadas para aumentar as chances de sobreviv√™ncia da col√īnia.¬†Nos √ļltimos anos, tem aumentado o n√ļmero de evid√™ncias de que c√©lulas cancer√≠genas agem de maneira bastante semelhante. Utilizando um avan√ßado sistema de coopera√ß√£o e comunica√ß√£o celular, estas c√©lulas s√£o capazes de se espalhar pelo corpo colonizando novos √≥rg√£os (met√°stase) ou resistir a a√ß√Ķes cl√≠nicas tais como quimioterapia. Uma das maneiras de resistir a quimioterapia, por exemplo, √© pela estrat√©gia de tornar-se “dormente” adotada por algumas das c√©lulas do tumor, processo an√°logo a esporula√ß√£o das bact√©rias.

Atualmente, desvendar o sistema de comunica√ß√£o utilizado por c√©lulas cancer√≠genas tem sido foco de in√ļmeras pesquisas. Como em qualquer guerra moderna, destruir o sistema de comunica√ß√£o inimigo pode causar grandes danos. E na guerra contra o c√Ęncer provavelmente n√£o ser√° diferente. Impedir as c√©lulas de se comunicarem pode evitar que elas adotem estrat√©gias inteligentes tais como ficarem dormentes durante quimioterapia ou at√© mesmo matar c√©lulas irm√£s para obten√ß√£o de alimento. Uma vez entendido a linguagem utilizada por estas c√©lulas, podemos utilizar isto ao nosso favor, interferindo nas mensagens e fazendo com que c√©lulas dormentes sejam acordadas durante a quimioterapia ou at√© mesmo induzir as c√©lulas cancer√≠genas a matarem umas as outras.

Finalmente, uma poss√≠vel estrat√©gia futura seria recrutar bact√©rias para derrotar o c√Ęncer. Elas poderiam ser utilizadas para “ensinar” as c√©lulas do sistema imunol√≥gico a reconhecer e matar as c√©lulas cancer√≠genas. √Č importante ressaltar que ainda compreendemos muito pouco sobre os mecanismos envolvidos no c√Ęncer e novas abordagens s√£o necess√°rias para super√°-lo. Entretanto, quem sabe num futuro pr√≥ximo, estaremos¬†em uma era de guerra cibern√©tica biol√≥gica onde bact√©rias ser√£o inteligentemente projetadas para derrotar o c√Ęncer.¬†

Referências:

¬†‚ÄúBacterial survival strategies suggest rethinking cancer cooperativity‚Ä̬†Eshel Ben-Jacob, Donald S. Coffey, Herbert Levine. Trends in Microbiology. 2012.¬†

‚ÄúBacterial linguistic communication and social intelligence‚Ä̬†Eshel Ben-Jacob, Israela Becker, Yoash Shapira, Herbert Levine. Trends in Microbiology. 2004

Transposons: pedaços de DNA que mudam de endereço no genoma.

Mudança no padrão das cores do milho devido a interação entre os genes responsáveis pelo pigmento e elementos transponíveis.

Voc√™ sabia que alguns trechos de DNA t√™m a capacidade de mover-se no genoma, saindo de um cromossomo e se inserindo em outro? Pois √©, e esta descoberta foi feita h√° muito tempo atr√°s por uma brilhante cientista, antes mesmo da descoberta da estrutura do DNA por¬†Watson¬†e¬†Crick. Barbara¬†McClintock¬†ao observar a rela√ß√£o entre os padr√Ķes das cores do milho e algumas quebras¬†cromossomais, percebeu que algumas destas quebras ocorriam com uma freq√ľ√™ncia muito mais alta do que o esperado e, surpreendente, sempre no mesmo cromossomo. Ap√≥s uma s√©rie de experimentos, a cientista percebeu que esta quebra ocorria devido a inser√ß√£o de peda√ßos de DNA vindos de outros cromossomos que alteravam a express√£o dos genes de pigmento. Confiante nos seus experimentos, Barbara ent√£o prop√īs que havia elementos transpon√≠veis no genoma, ou seja, os genes n√£o tinham um endere√ßo fixo, mas tinham um mecanismo para movimentar-se dentro do genoma.

Se nos dias de hoje esta¬†ideia¬†parece bastante surpreendente, imagine como foi a recep√ß√£o desta ousada¬†ideia¬†no come√ßo da d√©cada de 50, quando a cientista come√ßou a publicar seus resultados. Eles foram ignorados e ridicularizados pelos seus contempor√Ęneos, levando a cientista a parar de publicar suas descobertas sobre o tema. Somente no in√≠cio da d√©cada de 70 alguns elementos transpon√≠veis foram identificados em bact√©ria validando assim a teoria de Barbara. Entretanto, o reconhecimento completo de uma das mais importantes descobertas da biologia somente aconteceu no in√≠cio da d√©cada de 80, quando a cientista foi homenageada com o pr√™mio Nobel.

Atualmente v√°rios estudos j√° relacionaram os elementos transpon√≠veis, chamados de¬†transposons, a uma s√©rie de doen√ßas e como grande fonte de variabilidade gen√©tica. Hoje sabe-se que boa parte do genoma √© composto destes elementos e dois mecanismos principais j√° foram identificados. O primeiro deles √© um mecanismo de¬†recortar-e-colar, onde alguns peda√ßos do DNA simplesmente saem de um lugar e movem-se para outra parte do genoma. O outro mecanismo √© do tipo¬†cortar-e-colar, gerando mais de uma c√≥pia no genoma. Este √ļltimo mecanismo √© chamado de¬†retrotransposons¬†e consiste em quase metade do genoma humano e ser√° tema de um pr√≥ximo¬†post.

 

FAQ #8 Como ver se a transformação gênica deu certo?

FAQ da Bioengenharia 8

Já colocamos nossos plasmídeos nos bichinhos, mas ainda não acabou. Essa é a hora de saber se tudo que fizemos até aqui deu certo!

Primeiro, colocamos eles na placa de seleção com antibiótico e só aqueles que realmente incorporaram o plasmídeo vão sobreviver porque ganharam um gene amigo de resistência ao antibiótico. Agora pegamos uma parte das células sobreviventes e fazemos um teste usando a PCR (você lembra dessa técnica, né?).
Como testar com a PCR?! Roubamos os plasmídeos dessas células e tentamos multiplicar o pedaço de DNA que foi grudado nele adicionando primers, nucleotídeos e enzimas sob aquecimento e desaquecimento. Se o nosso plasmídeo modificado tiver sido incorporado pelos micro-organismos haverá a multiplicação do pedacinho e podemos vê-los em uma eletroforese. Caso contrário, nada foi copiado e nada vai aparecer na eletroforese. Então temos o sinal de que alguma coisa não deu certo por aqui e as chances de erros deste teste são bem pequenas.

Depois vamos para um teste melhor ainda, o sequenciamento. Este teste diz exatamente qual √© a sequ√™ncia de pares de base da mol√©cula do plasm√≠deo e acabam de vez suas d√ļvidas se a transforma√ß√£o deu certo ou n√£o! O sequenciamento come√ßa parecendo um processo de duplica√ß√£o normal de DNA. Mas al√©m de cadeias molde, enzimas e nucleot√≠deos normais, h√° nucleot√≠deos especiais sintetizados (ddNTP’s) que possuem duas boas propriedades: emitem luz e interrompem o prologamento da cadeia a partir de onde foram adicionados. Ent√£o, imagine uma mol√©cula de DNA que possui um par de base A-T em um determinado comprimento e considere que a base A pertence √† cadeia molde e a base T √† cadeia complementar. Se esta base T for um nucleot√≠deo especial temos como identificar “quem √©” e “qual sua posi√ß√£o” na cadeia, pois ele emitir√° uma cor espec√≠fica para Timina e o comprimento de sua cadeia est√° interrompido na posi√ß√£o exata (n¬ļ 2 em verde).¬†Sequenciamento de DNAPodemos detectar a cor emitida atrav√©s de um espectr√≥grafo e a posi√ß√£o pelo tamanho revelado na eletroforese em gel (o sequenciador √© basicamente a uni√£o dos dois). Ou detectar o tipo de nucleot√≠deo presente n√£o pela cor, mas colocando os filamentos “lavados” por cada tipo de nucleot√≠deo em po√ßos diferentes do gel e interpretando a sequ√™ncia a olho nu/manualmente.¬†Depois de identificado o nucleot√≠deo da cadeia complementar √© poss√≠vel saber quem ocupa a mesma posi√ß√£o na cadeia molde, no caso citado √© a base Adenina.¬†Expanda esse racioc√≠nio para todas as outras bases da mol√©cula, com uma amostra grande teremos cadeias de todos os comprimentos poss√≠veis, interrompidas por um dos 4 tipos de nucleot√≠deos especiais (A, T, C, G), e assim √© poss√≠vel sequenciar toda a mol√©cula de DNA!

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Para saber mais sobre sequenciamento genético, clique aqui.

Por Otto Heringer e Viviane Siratuti.