{"id":3868,"date":"2019-09-03T15:41:47","date_gmt":"2019-09-03T18:41:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.fmrp.usp.br\/?p=3868"},"modified":"2021-01-15T12:21:15","modified_gmt":"2021-01-15T14:21:15","slug":"arquivos-3868","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/sites.usp.br\/devfmrp\/en\/arquivos-3868\/","title":{"rendered":"Bact\u00e9ria transg\u00eanica funciona com \u201cinterruptor\u201d \u00e0 base de aspirina"},"content":{"rendered":"N\u00facleo de pesquisa usou t\u00e9cnicas da biologia sint\u00e9tica para inserir muta\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica em \u2018E. coli\u2019. Cria\u00e7\u00e3o deste sistema \u00e9 primeiro passo para testar poss\u00edveis aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n
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Uma bact\u00e9ria geneticamente modificada pode ser uma grande aliada em terapias m\u00e9dicas, mas ainda \u00e9 preciso mais conhecimento para que essa frase se torne uma realidade cotidiana na medicina. Um esfor\u00e7o nesse sentido foi\u00a0descrito em um artigo recente<\/a>\u00a0que saiu na publica\u00e7\u00e3o especializada\u00a0ACS Synthetic Biology<\/em>. Liderado pelo professor Rafael Silva Rocha, da Faculdade de Medicina de Ribeir\u00e3o Preto (FMRP) da USP, um grupo de pesquisadores usou bioinform\u00e1tica e engenharia reversa para criar um sistema biol\u00f3gico bem regulado no qual uma bact\u00e9ria\u00a0Escherichia coli<\/em>\u00a0transg\u00eanica responde \u00e0 presen\u00e7a de aspirina no ambiente. Para desenvolver a\u00a0E. coli<\/em>\u00a0transg\u00eanica, os pesquisadores tiveram antes que entender como prote\u00ednas da esp\u00e9cie doadora dos genes modificados reconhecem certas subst\u00e2ncias presentes no ambiente.O desenvolvimento desse sistema \u00e9 o primeiro passo para testar poss\u00edveis aplica\u00e7\u00f5es. \u201cAlguns grupos de pesquisa, inclusive empresas s\u00e9rias, est\u00e3o investindo em criar esp\u00e9cies de probi\u00f3ticos reprogramados que possam ser usados numa aplica\u00e7\u00e3o no ser humano. Reprograma\u00e7\u00e3o de microbiota, terapia para tentar atacar c\u00e9lulas cancer\u00edgenas, etc. Nesse contexto, \u00e9 preciso ter um organismo que seja seguro, mas que tamb\u00e9m tenha uma via \u2018engenheirada\u2019, para que ele possa ter induzida uma condi\u00e7\u00e3o de interesse\u201d, explica Silva Rocha.\u201cEnt\u00e3o, a nossa premissa \u00e9: conhecendo a rela\u00e7\u00e3o estrutural desses qu\u00edmicos, ser\u00e1 que n\u00f3s podemos de alguma maneira, utilizando ferramentas de biologia sint\u00e9tica, de biologia computacional, desenhar sistemas de express\u00e3o [gen\u00e9tica] que respondam a drogas que possamos usar no ser humano?\u201d, emenda o professor, que desde o doutorado trabalha no campo da biologia sint\u00e9tica.
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A biologia sint\u00e9tica mistura biologia molecular com engenharia. Saiba mais neste podcast:<\/h5>\n

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\nO foco da pesquisa foi a busca por fatores de transcri\u00e7\u00e3o do DNA que respondessem a subst\u00e2ncias seguras para uso\u00a0in vivo<\/em>\u00a0em mam\u00edferos. Fatores de transcri\u00e7\u00e3o s\u00e3o prote\u00ednas que, nas bact\u00e9rias, funcionam como \u201csensores\u201d do ambiente. Na presen\u00e7a de determinadas subst\u00e2ncias, elas se conectam a regi\u00f5es do DNA e ajudam a dar o pontap\u00e9 inicial ao processo de transcri\u00e7\u00e3o do DNA em RNA. A ideia \u00e9 que, por meio de engenharia gen\u00e9tica, seria poss\u00edvel utilizar os fatores de transcri\u00e7\u00e3o como uma esp\u00e9cie de \u201cinterruptor\u201d para que a bact\u00e9ria produzisse algo de interesse humano.<\/p>\n

O grupo de Silva Rocha partiu de uma bact\u00e9ria de solo que tem a habilidade de se \u201calimentar\u201d de \u00e1cido benzoico, entre outras subst\u00e2ncias. A\u00a0Pseudomonas putida<\/em>\u00a0\u00e9 parente de uma bact\u00e9ria causadora da fibrose c\u00edstica, mas, diferente do pat\u00f3geno que ataca humanos, ela \u00e9 uma vers\u00e3o ambiental que interage com ra\u00edzes de plantas. \u201cEla tem uma diversidade metab\u00f3lica muito interessante e isso serve para a gente como se fosse bloquinho de constru\u00e7\u00e3o. Podemos pegar um gene, um regulador de interesse, colocar numa outra bact\u00e9ria que n\u00e3o tem essa capacidade e a partir da\u00ed tentar criar um organismo com caracter\u00edsticas melhoradas\u201d, explica o coordenador da pesquisa.<\/p>\n<\/div>\n

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\nMapeamento dos ligantes com a estrutura do fator de transcri\u00e7\u00e3o BenR<\/strong>
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\n\"\"Imagem: ACS Synth. Biol.2019881890-1900
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Fechadura molecular<\/strong><\/h2>\n

Os pesquisadores utilizaram ferramentas de bioinform\u00e1tica para procurar na bact\u00e9ria doadora poss\u00edveis ligantes para a mol\u00e9cula de \u00e1cido acetilsalic\u00edlico, o princ\u00edpio ativo da aspirina. Como eles conheciam o genoma da\u00a0Pseudomonas putida<\/em>\u00a0e as fun\u00e7\u00f5es dos seus genes, com a ajuda do computador foi poss\u00edvel estimar quais fatores de transcri\u00e7\u00e3o poderiam encaixar na mol\u00e9cula da aspirina.<\/p>\n

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Cientistas modificaram prote\u00edna para que passasse a interagir com aspirina \u2013 Foto: looseid \u2013 Visualhunt \/ CC BY-ND<\/figcaption><\/figure>\n

Isso \u00e9 importante porque os fatores de transcri\u00e7\u00e3o s\u00f3 v\u00e3o entrar em a\u00e7\u00e3o quando encontram uma mol\u00e9cula com a combina\u00e7\u00e3o certa. \u00c9 como se a mol\u00e9cula do ambiente fosse uma chave. Nessa analogia, o fator de transcri\u00e7\u00e3o, que \u00e9 uma mol\u00e9cula grande e cheia de sulcos e cavidades, seria a fechadura. A chave para essa fechadura tamb\u00e9m \u00e9 chamada pelos cientistas de indutor.<\/p>\n

Na\u00a0P. putida<\/em>, a equipe identificou dois fatores de transcri\u00e7\u00e3o bastante parecidos, chamados BenR e XylS. Apesar das similaridades, eles respondem a compostos diferentes; um degrada apenas benzoato e o outro degrada tamb\u00e9m outros compostos parecidos. Os pesquisadores encontraram nesses fatores de transcri\u00e7\u00e3o oito amino\u00e1cidos candidatos \u00e0 intera\u00e7\u00e3o com os compostos de interesse e, comparando com outras bact\u00e9rias, viram que dois deles pareciam mudar em organismos diferentes, levando a respostas diferentes.<\/p>\n

No artigo, os autores detalham a estrutura, a posi\u00e7\u00e3o dos amino\u00e1cidos e o mecanismo de reconhecimento e acoplagem das prote\u00ednas BenR e XylS aos seus indutores. Para Frederico Gueiros, professor do Instituto de Qu\u00edmica (IQ) da USP que investiga os controles de crescimento e divis\u00e3o das bact\u00e9rias, esse \u00e9 um dos aspectos mais relevantes do trabalho. \u201cPara v\u00e1rias prote\u00ednas, a gente sabe que elas reconhecem (o indutor), s\u00f3 que n\u00e3o sabe exatamente como reconhecem\u201d, diz Gueiros, que n\u00e3o participou da pesquisa. O principal, no entanto, foi usar essas informa\u00e7\u00f5es para criar um novo fator de transcri\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n


\nAn\u00e1lise da resposta transcricional para aspirina e outros compostos<\/strong><\/p>\n

\"\"Prote\u00edna XylS n\u00e3o reconhece o rem\u00e9dio, mas resposta aumenta na vers\u00e3o modificada \u2013 Imagem: ACS Synth. Biol.2019881890-1900<\/p>\n

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Engenheiros da biologia<\/strong><\/div>\n
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Os pesquisadores da FMRP utilizaram a descri\u00e7\u00e3o estrutural dos fatores de transcri\u00e7\u00e3o da mesma forma como um grupo de engenheiros que desmontasse uma m\u00e1quina para entender como funciona. Com esse conhecimento, puderam isolar as regi\u00f5es dos genes de interesse da\u00a0Pseudomonas putida<\/em>\u00a0para fazer muta\u00e7\u00f5es. No BenR, as altera\u00e7\u00f5es levaram a uma perda da fun\u00e7\u00e3o da prote\u00edna. Mas, no XylS, o resultado foi o oposto. \u201cDescobrimos uma regi\u00e3o espec\u00edfica que, ao ser alterada, permitia que esse sistema no regulador respondesse \u00e0 aspirina, coisa que ele n\u00e3o fazia antes\u201d, diz Silva Rocha. O gene mutado foi transferido para a\u00a0E. coli<\/em>, uma velha conhecida dos cientistas que \u00e9 mais f\u00e1cil de ser manipulada do que a\u00a0Pseudomonas<\/em>, e validada em novos testes.<\/p>\n

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Grupo de pesquisa transferiu altera\u00e7\u00f5es gen\u00e9ticas para bact\u00e9ria\u00a0Escherichia coli<\/em>\u00a0\u2013 Foto: NIAID \/ Flickr-CC BY 2.0<\/figcaption><\/figure>\n

Essa n\u00e3o \u00e9 a primeira vez que cientistas conseguem fazer com que uma bact\u00e9ria responda \u00e0 aspirina. Em 2007, um grupo de pesquisadores espanh\u00f3is publicou em uma revista do grupo Nature um artigo relatando a montagem de um sistema responsivo ao \u00e1cido acetilsalic\u00edlico que se baseava em bact\u00e9rias do g\u00eanero\u00a0Salmonella<\/em>. \u201cEles utilizaram outro regulador que respondia a um composto semelhante \u00e0 aspirina e fizeram uma bact\u00e9ria que atacava uma c\u00e9lula cancer\u00edgena. Quando recebia a droga que eles (os cientistas espanh\u00f3is) ministravam, ela expressava uma prote\u00edna que matava esse tumor. S\u00f3 que eles tiveram que usar um sistema de express\u00e3o que na \u00e9poca n\u00e3o era t\u00e3o bom\u201d, conta o professor da FMRP, advertindo que uma regula\u00e7\u00e3o ruim pode levar \u00e0 destrui\u00e7\u00e3o de c\u00e9lulas boas, junto com as c\u00e9lulas doentes.<\/p>\n

Sem tirar o m\u00e9rito da pesquisa do grupo de Ribeir\u00e3o Preto, Gueiros observa que a\u00a0E. coli<\/em>\u00a0transg\u00eanica criada na cidade do interior paulista n\u00e3o \u00e9 um organismo plenamente sint\u00e9tico, j\u00e1 que os cientistas ainda precisam de informa\u00e7\u00f5es da natureza para criar novas prote\u00ednas.<\/p>\n

\u201cO desafio da biologia sint\u00e9tica \u00e9 criar mol\u00e9culas biol\u00f3gicas com propriedades novas e com isso expandir o repert\u00f3rio de atividades ou sensores que os seres vivos possam ter. Ainda temos muita dificuldade de conseguir produzir, por exemplo, sensores de uma coisa completamente diferente, nova, que n\u00e3o existe parecida (na natureza). Hoje em dia ainda n\u00e3o conseguimos \u2018do nada\u2019, simplesmente ir no computador inventar uma prote\u00edna que responda \u00e0 a\u00e7\u00e3o da aspirina ou de uma mol\u00e9cula qualquer que a gente escolha\u201d, comenta o docente do IQ.<\/p>\n

A pesquisa da FMRP teve apoio financeiro da Fapesp, por meio do programa Jovem Pesquisador.<\/p>\n

Refer\u00eancia: Jornal da USP \u2013 Por: Silvana Salles \u2013\u00a0 Foto de capa: NIAID-CC BY 2.0\/ looseid, Visualhunt<\/em><\/p>\n<\/div>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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