AS MARCAS EPIGENÉTICAS

As marcas epigenéticas

Na última prova do ENEM havia uma questão que abordava o tema epigenética. Inicialmente, é importante apresentar a questão para que possamos tendo a mesma em mãos abordar esse tema que chamou atenção de muitos candidatos.

QUESTÃO 66

Em 1999, a geneticista Emma Whitelaw desenvolveu um experimento no qual ratas prenhes foram submetidas a uma dieta rica em vitamina B12, acido folico e soja.Os filhotes dessas ratas, apesar de possuírem o gene para obesidade, não expressaram essa doença na fase adulta. A autora concluiu que a alimentação da mãe, durante a gestação, silenciou o gene da obesidade. Dez

anos depois, as geneticistas Eva Jablonka e Gal Raz listaram 100 casos comprovados de traços adquiridos e transmitidos entre gerações de organismos, sustentando, assim, a epigenética, que estuda as mudanças na atividade dos genes que não envolvem alterações na sequencia do DNA.

A reabilitação do herege. Época, no 610, 2010 (adaptado).

Alguns cânceres esporadicos representam exemplos de alteração epigenetica, pois sao ocasionados por

A) aneuploidia do cromossomo sexual X.

B) polipoidia dos cromossomos autossômicos.

C) mutação em genes autossômicos com expressão dominante.

D) substituição no gene da cadeia beta da hemoglobina.

E ) inativação de genes por meio de modificações nas bases nitrogenadas.

De acordo com as alternativas apresentadas e os conceitos apresentados no enunciado a alternativa a ser assinalada é a E. Entretanto, o conceito de epigenética  vai além de modificações das bases e alcança componentes não nucleotídicos associados ao DNA constituinte da cromatina presente no núcleo celular. O objetivo desse texto é mostrar aspectos modernos relativos ao tema EPIGENÉTICA.

Compreender a epigenética ajuda a entender como a atividade gênica é regulada. Um gene, em termos simples, pode ser visto com uma segmento de DNA que normalmente responde pela produção de uma proteína; essa última realizada a maioria das funções no ambiente celular, controlando, portanto o comportamento da célula. O DNA não se encontra, nos eucariotos, lançado no núcleo celular, mas sim associado a aglomerados de proteínas, denominadas HISTONAS     , algo semelhante a linha enrolada em um carretel, sendo associação entre DNA e histonas é denominada cromatina e a condensação da cromatina resulta nos cromossomos, de acordo com o apresentado na figura.

O empacotamento do DNA faz mais que manter a organização nuclear; ele também auxilia na regulação dos genes residentes. Um empacotamento mais apertando tende a manter os genes num estão inativo, impedindo o acesso de mecanismos que os ativem. Quando ocorre o desenrolamento, a seção (segmento) de DNA fica acessível a enzima que transcreve o DNA em um filamento de RNA, e essa RNA pode funcionar como modelo para a produção de uma molécula de proteínas, em estruturas celulares denominadas ribossomos.

O fato de um segmento de cromatina estar afrouxado (pronto para ser ativado) ou condensado (desligado permanente ou temporariamente) depende de marcas epigenéticas: ETIQUETAS QUÍMICAS PRESAS ÀS HISTONAS RESIDENTES OU AO PRÓPRIO DNA. Essas etiquetas podem ter várias formas e juntas formam um tipo de código que indica se a cromatina está fortemente empacotada e se os genes subjacentes devem ser transcritos. Um gene isolado pode estar mais – ou menos – ativo, dependendo de como a cromatina foi marcada.

Modificações epigenéticas são produzidas por uma variedade de enzimas : algumas adicionam etiquetas químicas e outras removem. Essas enzimas atuam como “escritores” e “apagadores” do código epigenético. A enzima histona acetiltransferase (HAT) , une o grupo ACETIL a uma histona, é um “escrito” e a enzima histona desacetilase (HDAC) é um apagador. As marcas atraem outras enzimas que atuam como “leitores” e prendendo-se a etiquetas epigenéticas específicas podem afrouxar ou condensar a cromatina circundante convocando outras enzimas reguladoras que estimulam ou reprimem a transcrição do gene em questão. Outro evento epigenético de adição de marcas é a metilação que consiste na adição de     METIL. Histonas altamente metiladas, por sua vez, atraem leitores que podem reprimir ou estimular a transcrição, dependendo da posição exata das marcas de metil.

O ambiente pode influir na atividade gênica regulando o comportamento de escritores e apagadores epigenéticos. As vezes as marcas são temporárias outras vezes permanentes e também pode afetar gerações seguintes.

O Código em evolução

No final dos anos 1960 havia sido decifrado o código genético e os cientistas sabiam quais eram os códons e quais códons codificavam cada aminoácido. Para a grande maioria dos aminoácidos havia mais de um códon e a redundância era portanto fato concreto.Para os cientistas, naquele momento, o código era universal sendo compartilhado por todas as formas de vida das bactérias as baleias. Assim, nenhuma variação teria ocorrido nos bilhões de anos desde o seu estabelecimento, o que seria uma das justificativas para a existência de uma ancestralidade comum para os seres vivos dos três domínios existentes (arqueobactérias, bactérias e eucariotos). Entretanto,  nos últimos anos, novos estudados estão demonstrado, que embora a maioria dos sistemas vivos empregue o mesmo código para a tradução do RNA mensageiro ,em alguns seres vivos há significados diferentes para alguns códons havendo , portanto, um aminoácido diferente daquele tradicionalmente esperado. Na maioria dos seres vivos o códon CUG corresponde ao aminoácido leucina, mas para fungos do gênero Candida há outro significado, pois CUG é traduzido como serina. Nas mitocôndrias de fungos do gênero Saccharomyces , por exemplo, quatro dos seis códons que normalmente codifica a leucina significam treonina.Em protozoários da espécie Euplotes crassus , o códon UGA que normalmente codifica o aminoácido cisteína, pode codificar também o aminoácido selenocisteína. Essas descobertas evidenciam que o código genético pode evoluir ao longo do tempo. Contudo, a preservação da relação códon-aminoácido não é um mero acidente de percurso, mas uma refinada estratégia para amenizar impactos de possíveis acidentes.

Malária chegou à América do Sul com os navios negreiros, diz estudo

Uma pesquisa feita pela Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, descobriu que a malária chegou à América do Sul no porão dos navios negreiros, durante o tráfico de escravos africanos para as plantações no Brasil e em outros países do continente.

A disseminação da doença, que afeta meio bilhão de pessoas em todo mundo a cada ano, era objeto de debate entre os pesquisadores.

A propagação da doença nas Américas por meio dos escravos africanos ou dos colonizadores europeus já era uma possibilidade aventada. Até agora, no entanto, hão havia evidências científicas sobre a chegada da malária ao continente.

A descoberta feita pela equipe do professor Francisco Ayala, que colheu amostras de sangue humano infectado em 24 regiões afetadas, na África, no Oriente Médio, no Sudeste Asiático e na América do Sul.

Os detalhes do estudo estão na publicação Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).

Diferença genética
Até o momento, são conhecidas cinco espécies de parasitas causadores da doença. O mais letal e presente na maioria das regiões afetadas é o Plasmodium falciparum.

A análise de DNA mostrou que na América do Sul existem duas subdivisões do parasita. Uma delas presente na selva colombiana. A outra afeta populações da Guiana Francesa, Brasil e Bolívia.

Os exames mostraram que os dois tipos genéticos do Plasmodium falciparumforam introduzidos nessas regiões de forma independente, entre os séculos 16 e 19, durante o período do tráfico negreiro.

O professor Ayala diz que 'algumas pessoas argumentam que a doença existia na região há milhares de anos'.

'O que mostramos, claramente, é que a malária maligna está na América do Sul há uns 300 ou 500 anos', diz.

Implicação para a saúde
Para o pesquisador, mais do que interesse histórico a descoberta pode ter 'implicações importantes para a saúde'.

'A descoberta revela a influência da migração humana na diversidade genética do Plasmodium falciparum', diz.

A doença é endêmica em regiões tropicais, sobretudo na África, na Ásia e em partes das Américas, atingindo sobretudo populações mais pobres. Mais de um milhão de pessoas morrem a cada ano vítimas da malária.

Segundo Ayala, os resultados 'podem explicar a resistência da malária aos medicamentos'.

Os cientistas já apontavam que o parasita Plasmodium falciparum tivera origem na África. Alguns estudos sugeriram que a doença se espalhou junto com o Homo sapiens.

Uma das teorias levantadas era a de que o Plasmodium falciparumteria se alastrado pelas regiões tropicais e subtropicais há 6 mil anos.

O surgimento das sociedades agrícolas, então estabelecidas em um local determinado, fizeram aumentar a propagação de mosquitos e, consequentemente, da malária.

Nova descoberta representa barreira para vacina contra HIV

Cientistas descobriram um novo obstáculo que deve atrapalhar o desenvolvimento de uma vacina contra o HIV, assim como outras vacinas contra doenças provocadas por vírus. A informação está em um estudo publicado online pelo “Journal of Clinical Investigation”.

Em 2007, um estudo conhecido como Step, que testava uma vacina candidata para o HIV, mostrou que esse medicamento não era eficiente. Em alguns casos, inclusive, a vacina tornava as pessoas mais suscetíveis à infecção, pois o sistema imunológico reconhecia um componente usado na vacina: um tipo de vírus chamado de Ad5.

A equipe liderada por Juliana McElrath, do Centro de Pesquisa do Câncer Fred Hutchinson, em Seattle, nos EUA, descobriu que algumas pessoas tinham no sistema de defesa células com alta resposta ao Ad5. Esses pacientes produziram uma reação mais fraca em relação ao HIV e, por isso, a vacina não foi eficaz.
O atual estudo mostrou também que isso acontece não só com o Ad5, mas também com outros adenovírus usados como componentes de vacinas. Na avaliação dos pesquisadores, esse aspecto deverá ser levado em conta no desenvolvimento de novas vacinas.
“Esses achados providenciam o que acreditamos ser uma nova compreensão de como a imunidade viral pré-existente pode impactar a eficácia de vacinas hoje sob avaliação para a prevenção do HIV, da tuberculose e da malária”, sugere o artigo.
(Fonte: http://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2011/12/nova-descoberta-representa-barreira-para-vacina-contra-hiv.html)

O parasita discreto

Um grupo de pesquisadores brasileiros trabalhou em conjunto em 2010 na Universidade de Maryland, Estados Unidos, para concluir um trabalho que detalhou os artifícios que o protozoário Trypanosoma cruzi adota para invadir e ocupar as células humanas, primeiro passo para começar a infecção que caracteriza a doença de Chagas, ainda relativamente comum em alguns países das Américas. As conclusões a que chegaram indicam que o Trypanosoma cruzi coloca os mecanismos de reparo celular para funcionar a seu favor e ajudam a explicar a afinidade do parasita pelas células musculares, causando a expansão do coração, uma das características da fase crônica da doença. A mortalidade causada por essa enfermidade tem se reduzido nos últimos anos, mas estima-se que de 3 a 5 milhões de pessoas ainda tenham a forma crônica do também chamado mal de Chagas.

O médico Carlos Chagas já tinha visto em 1909, por meio de um microscópio de seu laboratório no Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, o T. cruzi em células e no sangue de pessoas infectadas. Na década de 1940, Herta Meyer, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), fez um filme que mostra o parasita ocupando as células e se reproduzindo ali dentro (o filme encontra-se na página da Sociedade Brasileira de Protozoologia – depois, clique em interage e multimídia). Essa foi uma parte do trabalho desses pioneiros sobre a identificação do agente causador, do inseto transmissor e dos sintomas característicos da doença, mas as limitações de seus equipamentos não lhes permitiram ir muito além (ver Pesquisa Fapesp nº 163, setembro de 2009). Em Maryland havia não só equipamentos, mas também especialistas com interesses convergentes.

A bióloga Maria Cecília Fernandes, que fez o doutorado na Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), já estava lá há quase dois anos estudando os mecanismos pelos quais o T. cruzi invade as células humanas. Ela trabalhava no laboratório de biologia celular, coordenado por Norma Andrews. Norma investiga a interação entre o T. cruzi e as células hospedeiras desde os anos 1980, quando fez o doutorado na Universidade de São Paulo (USP) com o médico e bioquímico Walter Colli, um dos maiores especialistas em doença de Chagas no Brasil. Uma de suas linhas de trabalho é justamente os mecanismos de reparo de membrana celular. Em abril de 2010, Renato Mortara, professor da Unifesp que estuda o comportamento do T. cruzi desde os anos 1980, se uniu ao grupo em Maryland.

Passo a passo - Como eles precisavam de outros equipamentos, pediram ajuda a dois brasileiros que estavam em Bethesda, a menos de uma hora de College Park: Bechara Kachar, pesquisador formado em medicina pela USP que está desde 1986 nos Institutos Nacionais de Saúde (NIH), e Leonardo Rodrigues de Andrade, pesquisador da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) atualmente no laboratório de Kachar.

Com a ajuda de colegas norte-americanos, eles estudaram, filmaram e deduziram, por meio de provas e contraprovas, o passo a passo da invasão e ocupação celular pelo T. cruzi. O parasita, provavelmente por causa de sua intensa movimentação, lesiona a membrana externa da célula, causando um pequeno buraco. Por aí entram íons de cálcio, abundantes no espaço extracelular, como o grupo de Norma havia mostrado. Outros grupos também estudaram intensamente o comportamento do T. cruzi. Anos antes, por exemplo, Sergio Schenkman e sua equipe da Unifesp haviam indicado como o parasita escapava das defesas dos organismos que invade (ver Pesquisa Fapesp nº 118, dezembro de 2005).

Esse novo trabalho mostra que, no interior da célula, o cálcio iônico aciona a fusão de compartimentos conhecidos como lisossomos com a membrana externa ao redor do minúsculo buraco que o parasita está abrindo. Ao se fundirem com a membrana, os lisossomos liberam uma enzima chamada esfingomielinase, que por sua vez induz à formação de outra molécula da membrana, a ceramida. Por sua vez, a ceramida forma uma curvatura na membrana, remove a região lesionada e conserta a membrana, desse modo facilitando a entrada do parasita.

“O parasita aproveita em seu benefício a enzima e a ceramida, enfim, o mecanismo de reparo celular da lesão na membrana”, diz Mortara. “O T. cruzi tem uma afinidade pelas células musculares, que estão mais sujeitas a lesões e, por essa razão, acionam com frequência os mecanismos de reparo da membrana externa.”

Dentro da célula, em compartimentos semelhantes a lisossomos, o protozoário se movimenta intensamente. “A intensa movimentação provavelmente atrai outros parasitas para a mesma célula”, diz ele. O T. cruzi libera toxinas que lhe permitem escapar. Começa a se multiplicar e, dias depois, pode gerar uma centena de cópias. De tão abarrotada, a célula deixa de funcionar e se rompe, liberando parasitas que colonizam outras células.

Como o piloto de um avião se aproximando de uma cidade, o microrganismo precisa escolher bem onde tocar uma célula. Não há, claro, uma intenção de onde pousar, mas uma afinidade eletrostática com alguns pontos – se errar, poderá disparar os mecanismos de defesa que tendem a eliminar os visitantes indesejados. Bactérias, vírus e protozoários adotam estratégias diferentes que lhes permitem atravessar a membrana e entrar onde talvez encontrem alguma proteção e possam se reproduzir. “Os protozoários causadores da leishmaniose parecem explorar um mecanismo de reparo celular similar ao do T. cruzi para invadir os macrófagos”, observa Mortara.

Táticas diferentes - Cada microrganismo sobrevive por meio de formas próprias de fazer as células trabalharem a seu favor. Em agosto na Cellular Microbiology, Rey Carabeo, do Imperial College London, de Londres, apresentou várias estratégias de invasão adotadas por bactérias que causam problemas para os seres humanos como a Salmonella, a Escherichia coli e a Chlamydia. Em geral, essas bactérias acionam os mecanismos que produzem uma remodelação de proteínas abundantes logo abaixo da membrana celular, as actinas. Cada uma delas, ao encostar na célula hospedeira, aciona diferentes proteínas que se ligam às actinas, induzindo a construção de moléculas alongadas como pilares que esticam a célula. Formam-se assim os prolongamentos da superfície celular que engolfam o microrganismo e lhe permitem ingressar sem causar lesão à membrana. Na edição de julho da Molecular Microbiology, James Bamburg, da Universidade do Estado do Colorado, Estados Unidos, detalhou o encadeamento de moléculas que facilitam a entrada apenas da Listeria monocytogenes, uma bactéria que pode causar infecções severas, principalmente em gestantes.

A doença de Chagas já não preocupa tanto. O combate aos insetos transmissores fez o número de pessoas contaminadas cair bastante: os serviços públicos de saúde registraram menos de 200 casos e apenas três mortes atribuídas a essa doença em 2008. Não há mais tantas casas de pau a pique com buracos em que os insetos se escondem, mas ainda há razões para preocupação. Por causa da falta de higiene e de atenção, o contágio continua, por meio do consumo de caldo de cana ou de suco de açaí contaminados ou, mais raramente, da transfusão de sangue e do transplante de órgãos.

Em uma conferência em 2010, Norma comentou que essa é uma doença associada à pobreza, com cerca de 18 milhões de pessoas contaminadas nas Américas Central e do Sul. É também difícil de ser detectada: 41% das pessoas portadoras de T. cruzi são assintomáticas. Em 45% dos infectados o coração se expande e em outros 11% o esôfago ou o estômago é que se dilatam. Segundo ela, a doença de Chagas dificilmente pode ser eliminada, já que o parasita pode ser transmitido ao ser humano por cerca de 100 espécies de mamíferos, incluindo alguns mais próximos como cães, gatos e roedores. Por viverem perto das casas, esses animais se transformam em reservatórios do parasita, depois de sugados pelos insetos transmissores.

O parasita discreto Trypanosoma cruzi põe as células para funcionar a seu favor.

Revista Pesquisa Fapesp. Nº 188, 2011.

Há um bocadinho de um Neandertal dentro de nós

Descobertas sobre defesa do corpo humano rendem Nobel de medicina

O cientista norte-americano Bruce Beutler, o francês Jules Hoffmann e o canadense Ralph Steinman receberam o Nobel de medicina de 2011 por pesquisas sobre como o sistema de defesa do corpo humano reage a ameaças como vírus, bactérias e fungos. O anúncio foi feito na manhã desta segunda-feira (3) em Estocolmo, na Suécia.
Segundo o comitê do Instituto Karolisnka, o trabalho premiado este ano foi importante para o conhecimento sobre o sistema de defesa do corpo humano e quais os princípios que controlam o seu funcionamento. Essas pesquisas possibilitaram novas formas de terapia contra infecções, doenças inflamatórias e até mesmo o câncer.

Os ganhadores do Nobel de Medicina 2011: o norte-americano Bruce Beutler, o francês Jules Hoffmann e o canadense Ralph Steinman (Foto: Divulgação/Nobel)

Beutler e Hoffmann receberam o prêmio por desvendarem como a primeira linha de defesa do corpo detecta os "invasores". Esta linha, chamada de "defesa inata", é a primeira a atacar micro-organismos que entram nas pessoas e causam doenças. Para impedir a ação deles, uma das armas utilizadas são as inflamações.
Já Steinman foi lembrado pelo Instituto Karolinska pois estudou o estágio seguinte dessa resposta do corpo a ameaças. Ele descobriu um tipo de célula chamada de "dendrítica",  responsável por expulsar os parasitas do corpo definitivamente.
Beutler, do instituto de pesquisa Scripps, e Hoffmann, membro da Academia Francesa de Ciências, vão dividir 10 milhões de coroas suecas. Já Steinman, da Universidade Rockfeller, nos Estados Unidos, vai receber sozinho o mesmo valor, que equivale a R$ 2,7 milhões.
Os próximos prêmios a serem anunciados ainda nesta semana serão os de física, química, literatura e da paz. No dia 10, será conhecido o vencedor na categoria economia. O prêmio Nobel, a principal celebração científica do mundo, é realizado desde 1901 e foi idealizado por Alfred Nobel, o inventor da dinamite.
Conheça a pesquisa dos três cientistas
Jules Hoffmann nasceu em Luxemburgo em 1941. No ano de 1996, ele estudava moscas-de-fruta e tentava descobrir como esses insetos combatiam infecções. Durante a pesquisa, ele trabalhou com moscas com diversos genes alterados.
Um dos genes estudados era chamado "Toll". Hoffmann descobriu que quando este gene era mudado, as moscas morriam -- porque não conseguiam montar uma defesa eficiente às invasões de parasitas.
Dois anos mais tarde, o norte-americano Bruce Beutler iria prosseguir os estudos de Hoffmann, ao desvendar como mamíferos são parecidos com insetos na hora em que recebem hóspedes indesejados.
Nascido em Chicago, no ano de 1957, ele tentava descobrir como mamíferos poderiam detectar bactérias a partir de um produto que elas produziam: o lipopolissacarídeo (LPS).
Trabalhando com camundongos, Beutler descobriu que alterações em um gene dos roedores os tornava resistentes à presença do LPS, o que impedia que esses animais se protegessem das ameaças.
Esse gene era muito parecido com o gene Toll, da mosca-de-fruta. No inseto, o gene Toll produz proteínas que servem como "alarmes" para o LPS encontrado nos parasitas. Ao detectar as ameaças, os animais começam a provocar inflamações para proteger o corpo.
O resultado da pesquisa dos dois cientistas foi conhecer os sensores que formam a primeira barreira aos micro-organismos no corpo.
O canadense Ralph Steinman foi o responsável por descobrir, em 1973, as células dendríticas. A presença dessas células faz os linfócitos T - células importantes na defesa do corpo - trabalharem.
Os linfócitos T são as mesmas células atacadas pelo vírus causador da Aids. Quando não funcionam, o corpo das pessoas fica frágil contra doenças oportunistas como a pneumonia e a gripe.