The New York Times 21/09/2012
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Pesquisador Mark Gerstein é um dos líderes do projeto.Fruto de projeto financiado pelo governo dos Estados Unidos, descoberta é considerada uma grande reviravolta médica.
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O motivo pelo qual doenças complexas como diabetes, hipertensão
arterial e transtornos psiquiátricos são difíceis de prever e, muitas
vezes, de tratar, é um dos muitos mistérios da biologia humana. Outra
dúvida igualmente intrigante diz respeito a por que, no caso de irmãos
gêmeos idênticos, enquanto um deles tem uma doença como câncer ou
depressão, o outro permanece perfeitamente saudável. Agora, os
cientistas descobriram uma pista fundamental para desvendar esses
enigmas. O genoma humano é carregado de pelo menos quatro milhões de
controladores genéticos que residem em pedaços de DNA que costumavam ser
considerados "lixo", mas que, pelo que parece, têm um papel crítico em
controlar o modo como as células, órgãos e outros tecidos se comportam. A
descoberta, considerada uma grande reviravolta médica e científica, tem
implicações cruciais para a saúde humana, porque muitas doenças
complexas parecem ser causadas por alterações minúsculas em centenas de
controladores genéticos.
As descobertas são fruto de um imenso
projeto financiado pelo Governo dos Estados Unidos, que envolveu 440
cientistas de 32 laboratórios do mundo inteiro. Ele terá implicações
imediatas sobre a nossa compreensão de como as alterações de partes do
DNA que não são genes contribuem para a incidência de doenças humanas, o
que pode, por sua vez, ajudar a desenvolver novos medicamentos. Eles
também podem ajudar a explicar como o ambiente afeta o risco de doenças.
No caso de gêmeos idênticos, pequenas mudanças na exposição ao ambiente
podem alterar ligeiramente os controladores dos genes, de tal forma que
um dos gêmeos desenvolva uma doença e o outro, não.
Ao
mergulharem no "lixo" – partes de DNA que não são genes de verdade e que
contêm instruções para a produção de proteínas –, os cientistas
descobriram um sistema complexo que controla os genes. Pelo menos 80 por
cento desse DNA são ativos e necessários.
O resultado da
pesquisa é um mapa comentado de boa parte desse DNA, descrevendo o que
ele faz e como. Ele inclui o sistema de controladores que, funcionando
como dimmers, controlam quais genes são utilizados em uma célula e
quando eles são utilizados, determinando, por exemplo, se uma célula se
torna uma célula hepática ou um neurônio.
– É como o Google Maps
– , diz Eric Lander, presidente do Instituto Broad, que se originou de
uma parceria entre a Universidade Harvard e o Instituto de Tecnologia de
Massachusetts (MIT). Em contrapartida, Lander afirma que seu
predecessor, o Projeto Genoma Humano, que mapeou toda a sequência do DNA
humano. – Foi como tirar uma foto da Terra vista do espaço. Ele não diz onde
estão as estradas, não diz como está o trânsito em determinada hora do
dia, não diz onde estão os bons restaurantes, nem os hospitais, as
cidades e os rios – disse Lander.
Lander, que não participou da
pesquisa (mas que trabalhou no Projeto do Genoma Humano) considera os
novos resultados um "recurso impressionante": – Minha cabeça quase que explode com tantos dados.
As
descobertas foram divulgadas recentemente em uma série de artigos
científicos publicados pela revista Nature e em 24 artigos nos
periódicos Genome Research e Genome Biology. O Journal of Biological
Chemistry também está para publicar seis artigos comentando a
descoberta, e a revista Science anunciou que publicará outra matéria.
–
O DNA humano é muito mais ativo do que esperávamos, e há muito mais
coisas acontecendo do que esperávamos – diz Ewan Birney, do Laboratório
Europeu de Biologia Molecular do Instituto Europeu de Bioinformática, um
dos pesquisadores que lideram o projeto.
Em um dos artigos
publicados na revista Nature sobre o tema, os pesquisadores ligaram os
controladores genéticos a uma série de doenças humanas – Esclerose Múltipla, Lúpus, Artrite Reumática, Doença de Crohn, Doença Celíaca – e
até a traços físicos, como altura. Em pesquisas de grande porte
realizadas ao longo da última década, os cientistas descobriram que
pequenas alterações nas sequências do DNA humano aumentam o risco de uma
pessoa desenvolver essas doenças. Mas essas mudanças estavam no que se
entendia como "lixo", agora chamado de matéria negra – não eram mudanças
nos genes – e seu significado não estava claro. A nova análise revela
que uma boa quantidade dessas mudanças altera os controladores genéticos
e é muito significativa.
– A maioria das mudanças que afetam as
doenças não reside nos genes em si; reside nos controladores – observa
Michael Snyder, pesquisador da Universidade Stanford que trabalha no
projeto Encode, ou Enciclopédia de Elementos do DNA, na sigla em inglês.
E isso, comenta Bradley Bernstein, pesquisador do Encode no Hospital Geral de Massachusetts, "é algo realmente importante". – Acho que ninguém previu que as coisas seriam assim – acrescentou.
O
sistema, porém, é extremamente complexo e superabundante. Apenas saber
que existem tantos controladores já é incompreensível por si só, disse
Bernstein.
Também existe uma espécie de sistema de fiação de DNA tão intrincado que se torna praticamente incompreensível.
–
É como abrir um armário de fiação e encontrar um emaranhado de cabos.
Nós tentamos desenrolar esse emaranhado e torná-lo interpretável – diz
Mark Gerstein, pesquisador do Encode que atua na Universidade Yale.
Existe
outro tipo de emaranhado: a complexa estrutura tridimensional do DNA. O
DNA humano é uma fita tão longa – cerca de três metros de DNA que
recheiam o microscópico núcleo de uma célula – que cabe nele somente
porque fica bem enrolada em torno de si própria. Quando observavam a
estrutura tridimensional – um emaranhado – os pesquisadores do
Encode descobriram que pequenos segmentos de "matéria escura genética"
frequentemente ficam muito próximos dos genes que eles controlam. No
passado, quando eles analisaram apenas a extensão do DNA já
"desenrolada", essas regiões de controle pareceram estar muito longe dos
genes que elas afetam.
O projeto começou em 2003, quando os
pesquisadores começaram a se dar conta do quão pouco sabiam sobre o DNA
humano. Nos últimos anos, alguns começaram a encontrar controladores nos
99 por cento do DNA humano que não são genes, mas eles não conseguiram
caracterizar ou explicar plenamente o que grande maioria dessa "matéria
escura" fazia.
Antes do início do projeto, disse Thomas
Gingeras, pesquisador do Encode que atua no Laboratório Cold Spring
Harbor, achava-se que apenas 5 a 10 por cento do DNA de um ser humano
realmente eram usados.
A grande surpresa foi não só que quase
todo o DNA é usado, mas também que uma grande parte dele é composta por
controladores de genes. Antes do Encode disse o Dr. John
Stamatoyannopoulos, cientista da Universidade de Washington que
participou do projeto, "acho que ninguém acreditaria se alguém dissesse
que metade do genoma, e talvez até mais do que isso, transmite
instruções para ligar e desligar genes".
Quando o Instituto
Nacional de Pesquisa do Genoma Humano, que integra os Institutos
Nacionais de Saúde, embarcou no Encode, grandes avanços no
sequenciamento de DNA e na biologia computacional já haviam tornado
possível vislumbrar uma compreensão da matéria escura do DNA humano.
Mesmo
assim, a análise dos dados se revelou impressionante – os pesquisadores
geraram 15 trilhões de bytes de dados brutos. Analisar os dados
demandou o equivalente a mais de 300 anos de atividade de um computador.
Organizar os pesquisadores e coordenar o trabalho foi, por si
só, um grande empreendimento. Gerstein, um dos líderes do projeto,
produziu um diagrama com as ligações dos pesquisadores entre si. Ele
parece quase tão complicado quanto o esquema de ligações entre os
controladores do DNA humano. Agora parte do trabalho está concluída, e
centenas de pesquisadores escreveram artigos com base no estudo.
– Uma esquadrilha de artigos vem por aí, literalmente – anunciou Gerstein.
Contudo, acrescentou ele, ainda é preciso pesquisar mais – há partes do genoma que ainda não foram compreendidas.
""MATÉRIA ESCURA" DO DNA É FUNDAMENTAL PARA A SAÚDE DIZEM CIENTISTAS"
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