Decifrou a função do DNA lixo



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Pesquisadores determinam a função do suposto desperdício de DNA

Onze anos depois que o Projeto Genoma Humano decodificou o genoma humano, uma equipe internacional de pesquisadores deu outro passo importante no sentido de entender o projeto da vida. Centenas de cientistas do projeto ENCODE, liderados pelo Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma nos Estados Unidos e pelo Instituto Europeu de Bioinformática EMBL no Reino Unido, apresentaram agora um mapa detalhado das funções do genoma humano e identificaram quatro milhões de comutadores de genes.

Desde a decodificação dos genes humanos como parte do "Projeto Genoma Humano", há mais de uma década, biólogos moleculares em todo o mundo se perguntam por que apenas dois por cento dos genes consistem em genes que servem como um guia para a formação de proteínas. Teoricamente, no curso da evolução, também conhecidos como DNA lixo, componentes supostamente inúteis do genoma poderiam ter sido eliminados. Mas o DNA lixo não é de forma alguma supérfluo, de acordo com os pesquisadores do projeto ENCODE, ele cumpre uma função reguladora crucial para a atividade dos genes. Os cientistas publicaram seus resultados em mais de 30 artigos nas três revistas especializadas renomadas "Nature", "Genome Biology" e "Genome Research".

Quatro milhões de comutadores genéticos identificados Por nove anos, pesquisadores de todo o mundo vêm trabalhando no projeto ENCODE para investigar áreas genômicas que ficam fora das seqüências de genes usadas para orientar a construção das proteínas. Ao fazer isso, eles descobriram uma função surpreendentemente abrangente do DNA lixo. Quatro milhões de comutadores de genes identificados determinam a atividade dos genes. "Mutações nessas regiões podem levar a doenças humanas", relata o Instituto Europeu de Bioinformática em recente comunicado à imprensa. O número de trocas de genes identificados foi surpreendentemente alto, enfatizou o chefe do instituto, Rolf Apweiler. O DNA lixo é na verdade um "painel de controle" com milhões de elementos de controle que determinam a atividade dos genes. "80% do genoma está envolvido neste regulamento de alguma forma", escrevem os pesquisadores do projeto ENCODE.

Switches de genes identificados no DNA lixo regulam a atividade dos genes Um total de 442 cientistas dos EUA, Grã-Bretanha, Espanha, Cingapura e Japão estiveram envolvidos na investigação da genética humana no âmbito do projeto ENCODE nos últimos nove anos. Eles sequenciaram mais de 1.600 genomas de 147 tipos de tecidos. Eles coletaram a enorme quantidade de 15 terabytes de dados brutos, que foram então analisados. Inicialmente, os pesquisadores se concentraram nas áreas do genoma que são diretamente responsáveis ​​pelas instruções de construção das proteínas. No entanto, este foi apenas dois por cento do genoma. As seguintes investigações concentraram-se em particular na análise do chamado DNA lixo. Aqui, os cientistas identificaram quatro milhões de comutadores genéticos que contribuem para a produção de milhões de proteínas diferentes através da regulação da atividade gênica. Cada gene pode ser ligado e desligado, mas também pode ser lido de pelo menos duas a três maneiras diferentes, explicou o chefe do Instituto Europeu de Bioinformática. Essas versões genéticas são chamadas de transcrições.

A alta complexidade das trocas de genes dificulta a compreensão das doenças. Michael Snyder, professor e presidente da Universidade de Stanford e pesquisador-chefe da ENCODE, explicou que o projeto fornece os insights "de que precisamos olhar por trás da estrutura linear do genoma e reconhecer toda a rede". O ENCODE permite uma profunda Insight no “loop de controle que nos diz como todas as partes se juntam para formar um ser complexo”, continua Snyder. No entanto, o resultado foi fascinante e frustrante ao mesmo tempo, acrescentou Rolf Apweiler. A complexidade da função dos quatro milhões de comutadores de genes é tão alta que é difícil determinar uma relação simples de causa-efeito em relação a certas doenças. Por fim, o objetivo do trabalho é ajudar a desenvolver medicamentos mais baratos, mais eficazes e mais seguros do que hoje, mas que o desenvolvimento de doenças seja muito mais complexo do que se pensava anteriormente. Apweiler, portanto, se perguntou "se nossas células cerebrais serão suficientes" para entender como uma doença se desenvolve e como intervir nesse processo.

Decifrando o esquema da vida No entanto, os cientistas estão convencidos da importância de seus resultados de pesquisa. A publicação gratuita dos dados é um marco na pesquisa do genoma. O projeto ENCODE deu uma contribuição significativa "para entender o diagrama de circuitos dos seres humanos", explicou Michael Snyder. Além do entendimento fundamental da biologia, o estudo também pode promover o estudo de influências genéticas no desenvolvimento de doenças usando os dados. "Estamos começando a entender as informações geradas em estudos de associação em todo o genoma", disse Snyder. Vários estudos que comparam o genoma de pessoas com doenças complexas, como diabetes, doenças cardíacas, como ataque cardíaco ou obesidade, com o genoma de pessoas saudáveis ​​já foram publicados. Mas eles localizaram a maioria das diferenças fora das seqüências genéticas responsáveis ​​pela formação das proteínas.

Enciclopédia sobre a função do genoma Dado os resultados do projeto ENCODE, esses estudos de associação em todo o genoma aparecem sob uma luz completamente diferente, explicou Rolf Apweiler. Agora, o foco está nos milhões de comutadores de genes que aparentemente têm um impacto significativo no desenvolvimento de doenças.Embora se pensava que os elementos reguladores estavam próximos das seqüências de genes que determinam a formação de proteínas, os pesquisadores apontaram no decorrer do projeto ENCODE depois disso, as seções comparativamente distantes também desempenham um papel. Segundo os pesquisadores, uma análise tão abrangente do genoma foi possível graças a avanços significativos na tecnologia de seqüenciamento, que não apenas tornaram a análise genética mais rápida, mas também significativamente mais barata. "Decifrar o primeiro genoma humano custa cerca de 500 milhões de euros, hoje em dia você pode decifrar o genoma de uma pessoa de 1.000 a 1.500 euros", enfatizou o chefe do Instituto Europeu de Bioinformática. Graças às novas possibilidades, "agora temos uma enciclopédia interativa à qual todos podem se referir, o que fará uma grande diferença" em pesquisas futuras, diz o pesquisador espanhol Roderic Guigo, do Centro de Regulamentação Genômica (CRG), que também está envolvido no projeto. Em Barcelona. fp)

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