O relógio biológico tem um “botão de soneca” para ajudar as células a se adaptarem

Pesquisadores da Universidade Vanderbilt descobriram que os relógios circadianos que controlam e influenciam dezenas de processos biológicos básicos têm um inesperado “botão de soneca” que ajuda as células a se adaptarem às mudanças em seu ambiente.

“Isso fornece aos organismos um mecanismo novo e não apreciado anteriormente para responder às mudanças em seu ambiente”, disse o professor de ciências biológicas Carl Johnson. Ele e o Professor Associado de Ciências Biológicas Antonis Rokas colaboraram no estudo.

Como muitas línguas escritas, o código genético está cheio de sinônimos: “palavras” com grafia diferente que têm significados iguais ou muito semelhantes. Por muito tempo, os biólogos pensaram que esses sinônimos, chamados de códons sinônimos, eram de fato intercambiáveis. Recentemente, eles perceberam que esse não é o caso e que as diferenças no uso de códons sinônimos têm um impacto significativo nos processos celulares, de modo que os cientistas apresentaram uma ampla variedade de idéias sobre o papel que essas variações desempenham.

As letras básicas do código genético são um quarteto de moléculas (ácidos nucléicos) designadas A, C, G e U. Elas são combinadas em 61 tripletos chamados códons, que são semelhantes a palavras. Os códons fornecem os projetos que o maquinário de construção de proteínas da célula usa para gerar aminoácidos, que são os blocos básicos de construção de todas as proteínas encontradas nos organismos vivos. No entanto, as células usam apenas 20 aminoácidos. Isso significa que vários aminoácidos são produzidos por vários códons diferentes. Por exemplo, CCA, CCG e CCC são códons sinônimos porque todos codificam para o mesmo aminoácido, prolina.

Acontece que há um motivo para essa redundância. Alguns códons são mais rápidos e fáceis para as células processarem e se reunirem em proteínas do que outros. O reconhecimento dessa diferença levou ao conceito de códons ideais e à hipótese de que a seleção natural deveria conduzir os organismos – particularmente os de crescimento rápido – a usar genes que usam códons ótimos para fazer proteínas críticas que precisam ser altamente abundantes ou sintetizadas rapidamente nas células.

O estudo publicado online em 17 de fevereiro pela revista Nature , envolveu o professor associado Yao Xu, otimizando os códons no relógio biológico de cianobactérias ou algas. Isso não desligou o relógio das algas, mas teve um efeito mais sutil, mas potencialmente tão profundo: reduziu significativamente a sobrevivência das células em certas temperaturas.

“Xu percebeu que o relógio biológico com códons otimizados poderia funcionar melhor em temperaturas mais baixas e funcionou”, disse Johnson. No entanto, a substituição também modificou o relógio biológico para que funcionasse com um período mais longo de 30 horas. Quando forçadas a operar em ciclos diários de luz / escuridão de 24 horas, as bactérias com o relógio otimizado cresceram significativamente mais devagar do que as células “do tipo selvagem”. “Nas cianobactérias, é como se a velocidade de escrita mudasse o significado”, disse Rokas.

O estudo fornece novas evidências convincentes de que pelo menos algumas espécies podem alterar a maneira como seus relógios biológicos funcionam usando diferentes “sinônimos” que existem no código genético.

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