Genoma de Taeniopygia guttata
Um pássaro que o naturalista inglês Charles Darwin (1809–1882) utilizou para estudar a evolução das espécies é, até hoje, um importante modelo experimental para o estudo do aprendizado do canto, que equivale, em humanos, à base do aprendizado da fala e da linguagem.
De acordo com o pesquisador Claudio Mello, do Instituto de Ciências Neurológicas da Universidade de Saúde e Ciências do Oregon, nos Estados Unidos, a partir de março a comunidade científica internacional terá à disposição a primeira versão do seqüenciamento dos genes do Taeniopygia guttata, conhecido como mandarim ou zebra-finch.
Mello, que também é um dos idealizadores do Instituto Internacional de Neurociências de Natal Edmond e Lily Safra (IINN), coordena em Portland um laboratório que estuda o mecanismo de aprendizagem e memória em suas bases moleculares e genéticas.
“O modelo que utilizamos, e que estamos desenvolvendo há alguns anos, é a aprendizagem do canto pelos pássaros canoros. Por isso, fazemos parte do consórcio que está seqüenciando o genoma do zebra-finch”, disse à Agência FAPESP.
Segundo o pesquisador, o aprendizado vocal é uma propriedade rara no reino animal, compartilhada apenas por humanos, golfinhos, baleias e três grupos de pássaros. “Além dos pássaros canoros, apenas o papagaio e o beija-flor são capazes de aprender a vocalização. Por terem uma característica tão especial de humanos, são um ótimo modelo para estudar o aprendizado da fala”, disse Mello, que é formado em medicina pela Universidade de Brasília e fez doutorado e pós-doutorado na Universidade Rockfeller.
“Uma criança precisa ouvir a fala, memorizar o som e depois tentar imitar. Esses pássaros são os únicos que fazem algo semelhante”, disse. Cita como outros exemplos de pássaros canoros brasileiros o bicudo, o curió, o tico-tico, o sabiá e o canário.
Mello explica que os comportamentos em humanos e mamíferos em geral envolvem áreas extensas do cérebro, cujo envolvimento com cada aprendizado é ainda pouco conhecido. “O grande interesse no nosso modelo, é que, no caso do zebra-finch, sabemos muito sobre a estrutura do cérebro e o circuito responsável está todo mapeado. O mapeamento genético virá complementar os estudos de forma decisiva”, afirmou.
Uma série de comportamentos dos pássaros canoros está associada à vocalização. Eles comunicam a presença do indivíduo e as fêmeas selecionam os machos de acordo com o canto, por exemplo. “Mas o mais impressionante é que eles desenvolvem dialetos. Como o canto é aprendido, cada indivíduo acaba com uma versão um pouco diferente. Essa diferenciação funciona como se fossem nossos sotaques regionais. É uma transmissão cultural”, contou.
As áreas associadas à fala e ao canto correspondem a vários núcleos definidos, interconectados e já mapeados pelo grupo de pesquisadores. Os circuitos são dimorfos, isto é, apresentam diferenças entre machos e fêmeas. Nas décadas de 1960 e 1970, os estudos sobre pássaros resultaram no primeiro exemplo claro de dimorfismo sexual.
Contribuição para a neurociênciaO estudo do cérebro das aves deu outra contribuição ainda mais decisiva para a neurociência: ajudou a derrubar o dogma de que não se formam células novas no cérebro adulto. O macho canta durante a primavera, mas durante as migrações de outono não precisa do canto e os circuitos cerebrais correspondentes diminuem de tamanho, voltando ao normal sazonalmente.
“Quando eles voltam a cantar, partes do cérebro tornam a crescer. Quando isso foi observado nos anos 80, constatou-se que as células aumentavam de tamanho, mas que também havia novas células no cérebro, ou seja, gênese neuronal”, disse Mello.
Como a neurogênese ocorre de forma abundante no cérebro de pássaros, o modelo poderá servir para estudar as bases moleculares e a possibilidade de regeneração do cérebro após uma lesão.
Os pesquisadores querem fazer estudos comparativos, aproveitando o mapeamento genético. “Em março, ficará pronta a primeira versão da recomposição do seqüenciamento. Mas a seqüência já está depositada em banco de dados de acesso público e estamos estudando as bases moleculares do processo, ou seja, que genes são ativados no cérebro e como essa maquinaria funciona”, contou Mello.
Convergência biológicaOs três grupos de aves que desenvolveram o aprendizado vocal o fizeram, aparentemente, de forma independente, de acordo com Claudio Mello. “É um caso claro de convergência biológica. Ao compreender a organização dos circuitos saberemos mais sobre o que é necessário para aprender a fala. Isso pode dar pistas muito importantes para entender o mesmo processo em humanos”, explicou.
Segundo o cientista, antes de se conhecer a circuitaria neuronal associada com o aprendizado do canto, acreditava-se que cérebro de pássaro era primitivo, reduzido apenas à estrutura equivalente aos gânglios da base no cérebro humano. Nos humanos, embora reduzida, essa parte é importante por estar envolvida em doenças como Parkinson e Huntington – a degeneração dessa área leva a deficiências. Mas se o cérebro da ave se reduzisse a isso, ele não seria capaz de aprendizado.
“Hoje, sabemos que se trata de uma porção pequena do cérebro, tanto em humanos quanto em aves. Cerca de 80% do cérebro de aves corresponde ao córtex, que é a mesma estrutura dos humanos. Esses circuitos de aprendizado estão relacionados a circuitos do córtex humano, o que abre perspectivas para estudar as correlações com o aprendizado do pássaro”, disse.
Nas conexões entre gânglios da base e o córtex dos pássaros foi descoberto um pequeno núcleo, essencial para o aprendizado vocal. É uma indicação de que provavelmente existe no cérebro humano um núcleo, no gânglio da base, que recebe projeções do córtex e que é importante para o aprendizado vocal.
“Esta hipótese nunca tinha sido testada em humanos. Mas podemos usar o modelo em pássaros para realizar experimentações. Podemos fazer lesões, tornar inativo, fazer manipulação gênica, ligar um gene, desligar e entender circuitos responsáveis pelo aprendizado da fala”, disse Mello.
Fonte:
Agência FAPESP
Diagnostico para cisticercose
O parasita Taenia solium, que causa a teníase e a cisticercose, tem dois genótipos diferentes: um asiático e outro afro-americano. Até agora, não se sabia se determinado antígeno poderia servir para identificar a presença das duas formas do verme, o que dificultava os estudos para o aprimoramento de diagnósticos.
Mas um estudo feito por um grupo de pesquisadores na Faculdade de Medicina de Asahikawa, no Japão, concluiu que os mesmos antígenos podem ser usados em todos os continentes, abrindo caminho para o desenvolvimento de técnicas que possibilitem testes com resultados instantâneos e eficazes. As duas doenças atingem anualmente 50 milhões de pessoas em todo o mundo, causando 50 mil mortes.
O estudo foi publicado em novembro no Journal of Infectious Diseases, tendo como primeiro autor o brasileiro Marcello Otake Sato, que estuda o tema há seis anos. Sato é professor do laboratório de parasitologia da Escola de Medicina Veterinária e Zootecnia da Unversidade Federal do Tocantins (UFT) e trabalha há dois anos no centro de pesquisa japonês.
De acordo com Sato, as limitações dos métodos atuais de diagnósticos das doenças o motivaram a aprimorar as metodologias existentes. O avanço das pesquisas feitas na UFT o colocou em contato com os japoneses, que também estudavam o tema.
O pesquisador destaca que as doenças têm abrangência global, embora estejam mais presentes em locais com más condições sanitárias e educacionais. “Há dois cenários. Um é o dos países pobres, que constituem a zona endêmica das doenças e estão concentrados na América Latina, África e Ásia. O outro se relaciona a regiões em que a presença da doença decorre da mobilidade da população, como Europa, Estados Unidos e Japão”, disse à Agência FAPESP.
Sato explica que o diagnóstico da doença é feito com glicoproteínas extraídas do parasita. Como esse tem dois diferentes genótipos, o objetivo da pesquisa era saber se as diferenças nas glicoproteínas poderiam afetar o diagnóstico. Paralelamente, os cientistas compararam os antígenos extraídos do parasita a um antígeno recombinante desenvolvido em laboratório.
“Nossa surpresa foi que o antígeno recombinante e as glicoproteínas extraídas do parasita se comportaram de maneira semelhante nos testes. Isso é importante, pois nem sempre os laboratórios possuem tecnologia para produzir proteínas recombinantes. Concluímos que, seja qual for o genótipo do parasita, pode-se extrair o antígeno e usá-lo para diagnosticar a cisticercose humana, suína e canina”, afirmou.
A cisticercose canina, de acordo com o pesquisador, não é tão importante no Brasil, mas é de extrema relevância em países como a China, onde a carne canina é amplamente utilizada como alimento.
Resultado instantâneoNo estudo feito no Japão, os pesquisadores compararam a qualidade dos antígenos de diversas partes do mundo. “Analisamos antígenos extraídos de parasitas no Brasil, China, Indonésia e Tanzânia, entre outros. Confirmamos que o valor dessas glicoproteínas para o diagnóstico é semelhante”, disse Sato.
Segundo o pesquisador, o trabalho envolveu todo o departamento de parasitologia da Faculdade de Medicina de Asahikawa, reunindo especialistas que trabalham em diversas áreas – o que possibilitou a abrangência do trabalho. “Antes disso, na UFT, realizamos um grande trabalho de campo que detectou, no Piauí, uma área altamente endêmica para a cisticercose”, disse.
Os pesquisadores no Japão pretendem melhorar os testes, desenvolvendo uma técnica mais rápida, a fim de tornar a metodologia atrativa para ser utilizada em exames clínicos com resultados instantâneos. “A cisticercose tem tratamento rápido, mas exige acompanhamento médico-hospitalar. Isso significa que um diagnóstico eficiente e rápido é absolutamente fundamental”, explicou Sato.
A cisticercose é contraída quando o indivíduo ingere ovos da tênia, que podem estar em alimentos ou na água. Ao ingerir a carne de porco com cisticercose, contrai-se a teníase. No primeiro caso, mais grave, o homem faz o papel de hospedeiro intermediário, como os porcos e cães. No segundo caso, ele é o hospedeiro definitivo.
“Quando adulto, o parasita, que é conhecido como ‘solitária’, vive no intestino delgado e pode atingir vários metros de comprimento. Quando o verme está na fase de larva, pode formar cistos nos músculos humanos, que migram para vários órgãos, inclusive para o cérebro, causando convulsões. O Brasil possui áreas altamente endêmicas em todas as regiões, mas principalmente no Nordeste”, disse Sato.
Fonte:
Agência FAPESP
Anticorpo contra HIV
Um passo importante na busca por uma vacina contra o HIV acaba de ser dado. Um grupo de 16 cientistas de diversas instituições de pesquisa nos Estados Unidos conseguiu obter um retrato em nível atômico do momento exato em que um anticorpo capaz de neutralizar o HIV gruda e age em uma determinada parte do vírus.
O registro é particularmente importante por colocar em destaque uma região frágil de um vírus conhecido por sua capacidade de defesa. Os resultados do estudo estão publicados na edição de 15 de fevereiro da Nature. Segundo a revista, a descoberta pode ser explorada no desenvolvimento de futuras vacinas contra o organismo causador da Aids em humanos.
Além de ter uma membrana que protege seu material genético de ataques, o HIV está sempre um passo à frente do sistema imunológico humano pela capacidade de mudar de forma e de sofrer mutações. Mas algumas partes do vírus devem permanecer as mesmas, de modo que ele possa se agarrar e invadir células.
Uma dessas regiões é o gp120, uma glicoproteína por meio da qual o HIV se liga a outra proteína, a CD4, localizada nas células hospedeiras. A união do gp120 com a CD4 forma o caminho da invasão e é justamente esse um dos alvos dos cientistas na busca por uma vacina.
No novo estudo, o grupo liderado por Peter Kwong, do Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas, um dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) dos Estados Unidos, produziu moléculas gp120 estáveis para serem reconhecidas pelos anticorpos.
Em seguida, examinou detalhadamente a ligação de um anticorpo (o b12) à glicoproteína e verificou que a orientação e o local de contato eram semelhantes aos da CD4. Essencialmente, os cientistas descobriram que o ponto de contato inicial do CD4 é uma área frágil do gp120 e um ponto de reconhecimento para o b12.
“Criar uma vacina contra o HIV é um dos maiores desafios científicos de nosso tempo. Esse estudo acaba de revelar um buraco na armadura do HIV e, por conseqüência, abriu uma nova avenida para que possamos vencer o desafio”, disse Elias Zerhouni, diretor do NIH, em comunicado da instituição.
Em 1998, Kwong liderou o grupo que publicou a primeira imagem em raio X do momento em que o gp120 entra em contato com o CD4. A imagem tem sido muito usada desde então por pesquisadores por revelar áreas do vírus com potencial para se tornem alvos de drogas.
Fontes:
Agência FAPESPStructural definition of a conserved neutralization epitope on HIV-1 gp120. Zhou T., et al. Nature, 445. 732 - 737 (2007).
Clone de celulas tronco de pele
A clonagem de camundongos a partir de células-tronco de folículos capilares foi conseguida por um grupo de cientistas nos Estados Unidos. De acordo com os autores do estudo, as células, localizadas pouco abaixo da pele, representam uma fonte abundante e acessível de material para clonagem
A clonagem de animais tem sido conseguida por meio do uso dos núcleos de diversos tipos de células, embora em todos os casos a eficiência tenha sido muito baixa. Especula-se que as células-tronco, por serem inerentemente indiferenciadas, poderiam representar doadores eficientes para a replicação nuclear.
Essa possibilidade foi examinada pelo grupo liderado por Peter Mombaerts, no Laboratório de Biologia do Desenvolvimento e Neurogenética do Instituto Médico Howard Hughes, em Nova York. Os cientistas avaliaram as taxas de sucesso da clonagem de células da pele, incluindo células-tronco do folículo capilar.
Embora a eficiência na clonagem dos vários tipos de células se mantivesse nas taxas típicas observados em outros casos, os pesquisadores descobriram que o sucesso entre doadores masculinos foi maior. Entre os tipos de células, as células-tronco de folículo capilar se mostraram as de melhor sucesso, com eficiência de 5,4% dos casos entre camundongos machos.
Os resultados da pesquisa serão publicados esta semana no site e em breve na versão impressa dos Proceedings of the National Academy of Sciences (Pnas).
Segundo os autores do estudo, além da eficiência as células-tronco têm duas outras vantagens: são relativamente fáceis de serem obtidas e são simples para injetar, uma vez que têm núcleos menores.
“Os resultados destacam a pele como uma fonte de células-tronco facilmente acessível, cujo núcleo pode ser reprogramado para o estado pluripotente pela exposição ao citoplasma de oócitos não fertilizados”, concluíram. Ou seja, a pele representa uma boa alternativa para pesquisas futuras envolvendo clonagem de animais.
Fontes:
Mice cloned from skin cells. Jinsong Li et al. Published online before print February 13, 2007. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0611358104.
Agencia FAPESP
Genoma de Equus caballus
O primeiro esboço do seqüenciamento do genoma do cavalo foi concluído. Os dados estão depositados em bases públicas e disponíveis a pesquisadores de todo o mundo pela internet. O anúncio foi feito nesta quarta-feira (7/2), nos Estados Unidos, por coordenadores do Projeto de Seqüenciamento do Genoma do Cavalo.
De acordo com os cientistas envolvidos, o mapa genético tem diversas lacunas e deverá ser analisado extensivamente daqui em diante. De qualquer modo, os estimados 2,7 bilhões de pares de base de DNA oferecem um valioso repositório de informações que acaba de se tornar disponível.
O DNA foi isolado de uma amostra do sangue do cavalo Twilight, um macho da raça thoroughbred que vive na Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade de Cornell. Twilight é um exemplar de um grupo selecionado e criado nos últimos 25 anos especialmente para pesquisas na instituição norte-americana.
Há diversas semelhanças entre o cavalo e o homem que podem ser exploradas em estudos genéticos. Como os humanos, os cavalos, por exemplo, são suscetíveis ao vírus do oeste do Nilo e sofrem com problemas neurológicos e musculares.
Até o momento, os pesquisadores envolvidos no seqüenciamento encontraram mais de 80 doenças de caráter genético comuns ao cavalo e ao homem. Estima-se que cerca de 85% da informação genética das duas espécies seja igual. Como o homem, o cavalo tem menos de 20 mil genes, ainda que seus 64 cromossomos sejam mais do que os 46 dos humanos.
O seqüenciamento do genoma do cavalo doméstico (Equus caballus) começou em 2006, após uma década de trabalho de grupos de cientistas reunidos no internacional Projeto do Genoma do Cavalo.
O esboço da seqüência do genoma do cavalo pode ser acessado pelo GenBank (
www.ncbi.nih.gov/Genbank) ou por bases como o Map Viewer (
www.ncbi.nlm.nih.gov), do Centro Nacional para Informação em Biotecnologia, ou o Ensembl Genome Browser (
www.ensembl.org), do Instituto Wellcome Trust Sanger.
Fonte:
Agência FAPESP
Danos ao DNA pelo sol
Observado pela primeira vez moléculas de DNA sendo danificadas pela luz ultravioleta.
Não é novidade que exposição em excesso aos raios do sol faz mal. No Brasil, segundo o Instituto Nacional do Câncer, o câncer mais freqüente é o de pele, que corresponde a cerca de 25% de todos os tumores diagnosticados no país. Mas ninguém havia visto ainda os danos provocados pela luz ultravioleta não à epiderme, mas à própria molécula que carrega as instruções genéticas da vida.
Um grupo de pesquisadores da Alemanha e dos Estados Unidos conseguiu observar em tempo real prejuízos promovidos pela luz ultravioleta em cadeias de DNA. Pior: eles verificaram que a reação química ocorre em enorme velocidade, de menos de um picossegundo (trilionésimo de segundo).
Cientistas estudam os danos provocados pelos raios UV para tentar compreender o papel desses em queimaduras solares e em doenças como câncer de pele. O novo trabalho, publicado na edição atual da revista Science, indica que os danos dependem em grande parte da posição do DNA no momento em que os raios ultravioleta atingem a molécula.
Segundo Bern Kohler, da Universidade do Estado de Ohio e um dos autores do estudo, a luz ultravioleta estimula a molécula de DNA pela adição de energia. O estado energizado freqüentemente decai de forma inofensiva à molécula, mas em alguns casos ele dispara uma reação que altera a estrutura dessa.
Cientistas acreditavam que, quanto mais uma molécula de DNA fosse excitada por energia ultravioleta, maiores as chances de que sofresse algum dano. Ou seja, estados mais prolongados de estimulação seriam mais perigosos. Mas o novo estudo mostra que o tipo mais comum de dano é causado justamente pela estimulação breve.
“A velocidade dessa reação tem conseqüências importantes para entender como o DNA é danificado pela luz ultravioleta. Em nosso estudo, não vimos qualquer evidência de que estados energéticos prolongados fossem responsáveis pelos danos, mas sim as excitações mais curtas”, disse Kohler em comunicado da Universidade do Estado de Ohio.
Os danos identificados consistiram de duas pequenas ligações moleculares formadas onde não deveriam: entre duas bases de timina. A timina é uma base nitrogenada que se emparelha com a adenina na molécula de DNA.
O DNA emprega reações químicas específicas para se curar, mas, quando os danos são demasiados, ele passa a não mais se replicar corretamente. Células danificadas de forma grave simplesmente morrem. Os cientistas apontam que os danos crônicos criariam mutações que levariam a doenças como o melanoma.
O DNA se move constante e rapidamente, em uma flexibilidade que torna possível as reações químicas normais que ocorrem em uma célula. O problema, segundo o estudo agora divulgado, é que a velocidade dos raios ultravioleta em provocar danos é muito maior do que a das adaptações do DNA.
Fontes:
Thymine Dimerization in DNA Is an Ultrafast Photoreaction. Schreier et al. Science 2 February 2007: Vol. 315. no. 5812, pp. 625 - 62.
Agencia FAPESP
Mutacoes geneticas favorecem simbiose
Estudo mostra que mutações genéticas favorecem relações de ajuda mútua entre bactérias de um biofilme.
Pesquisadores dinamarqueses e neozelandeses testemunharam a formação das relações de ajuda mútua numa comunidade de bactérias. Para entender como essas complexas intereções se tornam mais estáveis à medida que as relações entre as espécies evoluem, a equipe de Paul Rainey, da Universidade de Auckland (Nova Zelândia), estudou um modelo simplificado de comunidade com apenas duas espécies. Os autores relatam que, ao formar um biofilme, as bactérias Acinetobacter e Pseudomonas putida conseguem aproveitar nutrientes escassos de uma maneira muito mais eficiente do que se trabalhassem de forma isolada. A explicação para essa interação está em pequenas mutações genéticas que fazem com que uma espécie se adapte à presença da outra. No caso estudado, a Acinetobacter converte o alimento fornecido pelos pesquisadores – álcool benzílico – em um composto que a P. putida consegue aproveitar. Dessa forma, ambas as espécies podem viver com uma quantidade total de alimento menor.
Fontes:
Evolution of species interactions in a biofilm community. Hansen et al. Nature 445, 533-536 (1 February 2007).
Revista Pesquisa FAPESP
