Proteína fluorescente revolucionou biologia

Descoberta que rendeu prêmio a três pesquisadores permitiu ver processos que antes eram invisíveis

Bernardo Esteves Ciência Hoje On-line 08/10/2008

A descoberta e o desenvolvimento de proteínas fluorescentes coloridas que revolucionaram a biologia renderam o Nobel de Química deste ano a um japonês e dois norte-americanos. Osamu Shimomura, Martin Chalfie e Roger Tsien dividirão o prêmio em três partes iguais, anunciou hoje a Real Academia Sueca de Ciências.

As proteínas fluorescentes são hoje uma das mais importantes ferramentas para estudos em vários campos da biologia. Por brilharem sob a luz ultravioleta, elas permitem visualizar processos que antes não podiam ser enxergados pelos cientistas, como o desenvolvimento de células nervosas, o alastramento de tumores, a progressão do mal de Alzheimer no cérebro ou o crescimento de bactérias patogênicas.

Hoje essas proteínas são usadas para a manipulação genética de organismos vivos usados em pesquisas – de bactérias e protozoários a vermes e até mamíferos como camundongos. Seu uso transcendeu, inclusive, a esfera da ciência – o leitor talvez se lembre do coelho que brilha no escuro produzido pelo artista plástico brasileiro Eduardo Kac.

Da esquerda para a direita: Osamu Shimomura, Martin Chalfie e Roger Tsien (fotos: J. Henriksson-Scanpix / J. Henriksson-Scanpix / UCSD).

“A possibilidade de clonar uma proteína fusionada com proteínas fluorescentes revolucionou a forma de estudar a expressão de genes”, avalia a bióloga Andréa Macedo, pesquisadora da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), cujo grupo de pesquisa tem trabalhado com essas proteínas (ver ‘Parasitas fluorescentes’). “Antes disso, tínhamos dificuldade para monitorar a expressão desses genes. Hoje é muito fácil: basta olhar ao microscópio, ou nem isso, no caso de animais maiores”.

A pesquisa médica está entre as áreas beneficiadas por esse desenvolvimento. “Muitas doenças são causadas pela falta ou pelo aumento da expressão de certos genes”, lembra Macedo. “Ao estudá-los com proteínas fluorescentes, fica possível entender quando, onde e como está ocorrendo sua expressão.”

Água-viva pioneira

A primeira proteína fluorescente conhecida foi descoberta em 1962 por Osamu Shimomura, um dos laureados deste ano. Ele isolou a chamada GFP – sigla em inglês para proteína fluorescente verde – estudando a água-viva Aequorea victoria, que tem um órgão bioluminescente capaz de emitir um brilho verde quando o animal é agitado. Já nos anos 1970, ele conseguiu desvendar o mecanismo bioquímico que conferia essa propriedade à proteína.

Outro dos premiados deste ano, Martin Chalfie, começou a trabalhar com a GFP no final dos anos 1980. Ao tomar conhecimento da existência dessa proteína, ele intuiu que ela poderia ser um interessante marcador para visualizar processos biológicos em organismos vivos. Chalfie teve a idéia de conectar o gene da GFP com outros genes, de forma a visualizar a ativação destes e a produção de proteínas.

Para levar sua idéia a cabo, Chalfie identificou, com a ajuda de outros pesquisadores, a localização do gene responsável pela síntese da GFP no genoma da Aequorea victoria. O passo

A proteína fluorescente verde (GFP) foi identificada pela primeira vez na água-viva Aequorea victoria, em 1962 (foto: Fundação Nobel).

seguinte foi cloná-lo na bactéria Escherichia coli, que passou a produzir o gene e a brilhar no escuro quando iluminada por luz ultravioleta. Para coroar seu sucesso, Chalfie conseguiu inserir o gene da GFP no verme nematódeo Caenorhabditis elegans, um importante organismo modelo para estudos de biologia do desenvolvimento, e conseguiu entender a formação de suas células nervosas.

Já a contribuição do terceiro laureado, Roger Tsien, foi ampliar o espectro cromático das proteínas fluorescentes. Ao trocar alguns aminoácidos na seqüência da proteína GFP, ele conseguiu obter proteínas fluorescentes capazes de absorver e emitir luz em várias partes do espectro – ou seja, capazes de assumir diferentes cores.

A vantagem de se usar proteínas marcadas com cores diferentes é que, com isso, tornou-se possível visualizar as interações entre elas no organismo. Um belo e conhecido uso dessa técnica é um estudo de 2007 em que células do sistema nervoso de camundongos foram marcadas com proteínas

de diferentes cores, de forma a permitir a visualização da forma como elas interagiam.

Parasitas fluorescentes

As proteínas fluorescentes são hoje usadas por milhares de pesquisadores do mundo inteiro, inclusive no Brasil, para entender os diversos processos biológicos. Um exemplo recente é o uso dessas proteínas para entender a infecção pelo parasita Trypanosoma cruzi durante a doença de Chagas.

O trabalho foi conduzido pela bióloga Simone Pires, integrante do grupo de Andréa Macedo na UFMG, e publicado este ano no International Journal for Parasitology. A equipe obteve tripanossomos geneticamente modificados para expressar as

Tripanossomos geneticamente modificados para expressar as proteínas fluorescentes verde e vermelha. O estudo ajudou a elucidar aspectos da infecção pelo parasita (foto: Simone Pires e colaboradores, 2008).

proteínas fluorescentes verde e vermelha.

“A idéia era acompanhar visualmente quais tecidos eram infectados pelo parasita”, explica Macedo. “Há poucos parasitas no organismo durante a fase crônica da doença, e é difícil encontrá-lo. Com o uso das proteínas fluorescentes foi mais fácil visualizá-lo”. O trabalho ajudou a elucidar vários aspectos da infecção pelo parasita, como os mecanismos de invasão celular ou a troca genética entre diferentes tripanossomos. 

Bernardo Esteves Ciência Hoje On-line 08/10/2008

Fonte: http://cienciahoje.uol.com.br/130074

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Nova função para o gene do relógio biológico?

Ciclo circadiano e divisão de trabalho das abelhas podem estar associados

O gene responsável pelo controle do relógio biológico de vertebrados e diversas espécies de insetos pode influir na divisão de tarefas das abelhas comuns. Um estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, revelou que, nas abelhas mais velhas, que saem da colméia em busca de alimento, a expressão do gene é o dobro da normal (os níveis de atividade do RNA mensageiro ligado a esse gene são duas vezes maiores que a média). A repetição do fato nas abelhas jovens forçadas a realizar esse trabalho antes da idade usual também chamou a atenção da equipe.

A divisão de trabalho das abelhas depende da idade: apenas as mais velhas buscam comida. Seu relógio circadiano (que se repete a cada dia) interno é muito desenvolvido e guia sua navegação, sua dança comunicativa e a coleta do néctar. A nova descoberta sugere que o gene que regula o relógio biológico teria também uma outra função, ligada à divisão de tarefas.

Ainda não se sabe como acontece essa associação. Segundo disse à Ciência Hoje on-line o entomólogo Gene Robinson, coordenador da pesquisa, é cedo para afirmar com certeza que esse aumento na atividade do gene implica a determinação das tarefas das abelhas, embora sua influência se faça notar no ritmo de trabalho dos insetos. As abelhas mais jovens, que permanecem na colméia e têm unicamente a função de alimentar as larvas, descansam e trabalham sem se importar com o tempo; as mais velhas deixam a colônia para buscar alimento apenas durante o dia.

Mesmo que não se saiba exatamente as razões e resultados do aumento de atividade constatado, os pesquisadores têm certeza de que sua descoberta já é uma importante contribuição aos estudos dos insetos sociais. "Nosso trabalho indica que um gene conhecido quase exclusivamente por seu papel nos ritmos circadianos pode ter outras funções", afirma Robinson. "E é o primeiro a documentar mudanças na expressão desse gene no contexto do comportamento social."

Leonardo CosendeyCiência Hoje/RJ24/07/00

Fonte: http://cienciahoje.uol.com.br/2706

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Abelhas que buscam comida apresentam atividadeanormalmente alta do gene do relógio biológico

QUEREMOS ACREDITAR:A igreja dos falsos deuses

T S Wiley, Antropóloga e teórica médica, com passagem pelo jornalismo investigativo. Trabalha atualmente em pesquisa médica, com especial interesse nas áreas de endocrinologia e biologia evolutiva

“Em algum momento do passado, os cientistas descobriram que o tempo flui mais vagarosamente quanto mais longe estivermos do centro da Terra. O efeito é minúsculo, mas pode ser medido com instrumentos extremamente sensíveis. Uma vez conhecido o fenômeno, algumas pessoas, ansiosas por permanecer jovens, mudaram-se para as montanhas. Agora, todas as casas estão construídas em Dom, no Matterhorn, Monte Rosa e outras elevações. É impossível vender casas em qualquer outro lugar... Pilotis... Pessoas ansiosas por viver mais construíram suas casas nos pilotis mais altos... Elas celebram sua juventude e caminham nuas em suas varandas... Com o tempo, as pessoas esqueceram a razão por que o mais alto é melhor. Mesmo assim, continuam a ensinar a seus filhos a evitarem deliberadamente outras crianças que vivem em elevações menores. Elas até se convenceram de que o ar rarefeito é bom para seus corpos e, seguindo essa lógica, adotaram dietas parcimoniosas e recusam tudo que não seja o alimento mais leve. No final, o povo se tornou fino como o ar, ossudo e velho antes da hora.– Alan Lightman,Os sonhos de Einstein

Em O Dorminhoco, clássico de Woody Allen, o personagem Miles Monroe, dono de uma loja de alimentos naturais e clarinetista, dá entrada no Saint Vincent’s Hospital em 1977 para um procedimento de rotina. Tem uma úlcera péptica. Quando acorda, duzentos anos depois, descobre que morreu – e que uma tia carinhosa o colocou em suspensão criogênica.

A trama engrossa quando dois cientistas fora-da-lei o descongelam ilegalmente para tirar vantagem do fato de que ele é uma não entidade numérica – e, como tal, pode ajudá-los a

derrubar o regime fascista que controla os Estados Unidos em 2173. Há uma conversa em que eles discutem o progresso do paciente:

– Ele pediu algo especial? – No café da manhã, pediu umas coisas chamadas germe de trigo e mel orgânico. – Aah, sim, parece que naquele tempo as pessoas pensavam que essas coisas eram substâncias encantadas, que continham propriedades capazes de preservar a vida. – Quer dizer que não havia gordura, churrasco ou cobertura de chocolate quente? – Oh, não, essas coisas eram consideradas más para a saúde – exatamente o oposto do que hoje a gente sabe ser verdade. – Incrível!

O que é mais enervante a respeito desse pequeno flash de cinematografia? Que os números do seguro social classificam todo cidadão em um banco de dados de computador tipo “O Grande Irmão”, que um regime fascista controla os Estados Unidos ou que o New England Journal of Medicine divulgou um estudo em 1998 que conclui que a gordura pode, na verdade, proteger contra doenças cardíacas? Será que a sabedoria nutricional de 1970, na qual confiamos há décadas, pode estar completamente equivocada? O que vem agora? Durma mais ou você terá câncer? Pode considerar profética esta última afirmação. Mais tarde, Miles (Woody) vê o personagem vivido por Diane Keaton acender um cigarro por razões médicas e reclama: “Como pudemos errar tanto? Todo mundo sabia que gordura e cafeína eram substâncias tóxicas!” O outro respondeu: “Miles, todo mundo sabe que as únicas coisas que mantiveram viva a humanidade foram café, cigarros e carne vermelha!” De certa forma não parece tão engraçado, agora que pode ser verdade. Sem dúvida, café e cigarros parecem manter os franceses vivos. Eles até têm uma aparência melhor que a nossa. Nessa mesma cena tragicômica, o germe de trigo é dublê muito velado de nossas saladas e barras nutritivas. Na década de 1970, as saladas e barras nutritivas certamente seriam classificadas como “comida saudável” para os “maníacos da saúde”. Todos se sentiam muito confortáveis com o fato de que havia os “maníacos da saúde” e o resto de nós.

Atualmente, se você não cuida da sua saúde, é considerado um imbecil. Hoje em dia tudo é rotulado “de baixo teor de gordura”, “sem gordura”, “99% livre de gordura” ou “com 30% menos de gordura”, na tentativa de se qualificar um “alimento saudável”. Até mesmo os sucos de frutas e as massas secas são vendidas como “sem gordura” porque somos todos imbecis. Seu médico e os doutores que aparecem na mídia, todos dizem – mesmo depois que os livros Protein Power do Dr. Atkins, já provaram o contrário – que você não consegue carboidratos de alta qualidade para perder peso a menos que consuma:

5 a 7 porções de frutas e verduras por dia, além das 5 a 7 porções recomendadas de grãos e pães, além de Massas e vinho

Eles nunca contam a Pepsi, a Coca, o mel no chá o xarope de milho com alto teor de frutose, que aparece como conservante em quase todos os alimentos processados. Agora vamos imaginar toda a comida que eles recomendam empilhada sobre a mesa (isto porque jamais caberia no prato). Não lhe parece muita coisa? E se todas essas promessas de baixo teor de gordura gerando vida longa, sem câncer e diabetes, num corpo magro e esbelto, ativado por um coração forte, limpo e sem hipertensão, fossem falsas desde o início? E se os carboidratos, e não a gordura fossem a causa da obesidade, do diabetes e do câncer?”.............

(Fonte: páginas 23 a 25, do livro “Apague a luz!” Durma melhor e: perca peso, diminua a pressão arterial e reduza o estresse, Bent Formby e T. S. Wiley, 384 páginas, Rio de Janeiro, Editora Campus, 2000.)