Avanço para a área da biologia sintética

Circuitos genéticos controlam a atividade dos genes e, consequentemente, a função das células e dos organismos. Cientistas localizados na Alemanha e nos Estados Unidos mostraram como a genética em células bacterianas é influenciada pelas condições de crescimento. Os resultados fornecem aos pesquisadores novos insights sobre a regulação gênica e irá ajudá-los no design de circuitos genéticos sintéticos no futuro. Esse tipo de biologia, que atua no desenvolvimento de componentes biológicos não existentes na natureza e na remodelação de elementos biológicos existentes, é uma área científica em franco crescimento.

Redes de controle não estão somente presentes em dispositivos eletrônicos, mas também em células vivas - neste caso, como "circuitos genéticos", que consistem de um conjunto de genes diferentes que podem estimular ou inibir mutuamente uns aos outros. Com a ajuda destes circuitos, uma célula pode ativar ou desativar genes, controlando a produção de proteínas.

Todavia, a “web genética” também depende do funcionamento da célula como um todo para fornecer recursos suficientes e necessários para o desenvolvimento protéico.  Por exemplo, a bactéria Escherichia coli pode ajustar seu tempo de produção para algo entre 20 minutos, em condições ótimas, ou para até várias horas, quando a nutrição é escassa. A mudança no período de geração, ou taxa de crescimento, é acompanhada por alterações de quase todas as propriedades celulares, tais como seu tamanho e sua composição química.

Ao combinar modelos de circuitos teóricos e experimentais com simples redes sintéticas nas bactérias, os cientistas demonstraram que a taxa de crescimento do organismo influencia decisivamente nas atividades dos genes.

Modificações dentro da célula afetam a concentração de proteínas de várias maneiras. Por exemplo, em caso de crescimento rápido, mais RNA polimerases estão disponíveis para o processo de transcrição, deste modo o gene é lido com mais freqüência. Todavia, há também menos tempo para a acumulação protéica antes da divisão seguinte. O que os pesquisadores descobriram foi que a quantidade de proteínas diminui em taxas de crescimento elevadas - um resultado que combinou bem com dados experimentais para os genes que não são regulados sob qualquer condição biológica.

O fato da atividade de genes e circuitos genéticos depender do quão rápido as células crescem tornará o estudo mais complexo para os cientistas interessados em características quantitativas dessas redes. As quantias usadas para caracterizar a ativação de um gene, tais como as concentrações de proteína e RNA mensageiro, dependerão da taxa de crescimento influenciada de maneiras diferentes.

É importante ainda ressaltar que as alterações na concentração de proteínas não são, necessariamente, uma conseqüência da expressão de genes regulados. Essas mudanças também podem ser o resultado de uma desaceleração ou aceleração do crescimento celular.

A biotecnologia abre outra frente além dos transgênicos: a biologia sintética. Uma das grandes forças será a habilidade para experimentar, de forma rotineira, circuitos genéticos de modo a compreender melhor como os sistemas vivos são controlados. A tendência de diluir as barreiras entre o vivo e o tecnologicamente construído parece ter vindo realmente para ficar todavia, os sinais que a natureza vêm dando indicam que o bom senso deverá ser sempre a grande ferramenta da humanidade.

11/02/2010
Ana Xavier Landuyt - Equipe Biotec AHG