Compreensão pública da ciência

O julgamento do íntron

Um texto de Karl S. Kruszelnicki intitulado “Linguagem no DNA lixo” publicado em abril de 2001 no site de divulgação científica “abc.net.au/science” sintetiza a visão de uma época sobre os elementos não codificantes do DNA e aponta alguns indícios de mudanças nesta visão.

Kruszelnicki sumariza os resultados da colaboração entre diferentes campos como medicina, física, linguística e criptografia para definir o DNA como mais uma forma de linguagem e, como tal, deveria obedecer as mesmas leis que qualquer outra linguagem humana. Segundo este ponto de vista, o DNA intrônico deveria obedecer a Lei de Zipf. O linguista George K. Zipf propôs que numa língua qualquer, a frequência com que as palavras aparecem segue uma distribuição ordenada. Zipf demonstrou que no livro Ulisses, a palavra mais frequente aparecia 8000 vezes, a décima mais frequente 800 vezes, a centésima 80 vezes e assim por diante. Esta regularidade está presente em todas as formas de linguagem humana e o DNA agora estaria sujeito a tal regularidade.

Kruszelnicki termina explicando que cientistas montaram palavras artificiais, quebrando o DNA em “palavras” a cada 3 degraus. E então eles tentaram de novo para “palavras” com 4 degraus, 5 degraus de comprimento e assim por diante até 8 degraus. Então analisaram todas estas palavras, e surpreendentemente, elas obedecem a Lei de Zipf para o DNA humano (que é constituído principalmente por íntrons)!

Antes de prosseguir, desejo apresentar alguns conceitos introdutórios. O DNA é um extenso cordão de nucleotídeos pareados dividido entre regiões codificadoras e regiões não codificadoras. Os nucleotídeos das regiões codificadoras serão usados como molde para a síntese de RNA mensageiro, que, por fim, será traduzido em proteína gerando o fenótipo celular. Fenótipo é um conjunto de características que diferencia um indivíduo do outro. Todas as nossas células carregam o mesmo material genético, o mesmo cordão de nucleotídeos pareados na mesma sequência. Contudo, uma célula muscular é diferente de um neurônio. Possuem fenótipos distintos. Você já se perguntou o por que?

Curiosamente, a chave para a compreensão deste fenômeno não repousa sobre as regiões codificantes, os hexons, mas sim sobre as regiões que nada codificam, os íntrons. Em realidade, o DNA possui muito mais íntrons que hexons. Pela descoberta dos íntrons em 1977, Richard J. Roberts e Phillip A. Sharp foram laureados com o Nobel de fisiologia ou medicina em 1993. Até pouco tempo os íntrons eram conhecidos como “DNA lixo”, como enfatizou Karl Kruszelnicki. Afinal, como poderia uma célula carregar 97% de material genético inútil? Pensava-se que, se não codificavam proteínas não eram relevantes na determinação do fenótipo celular. Ao mesmo tempo, sabíamos que tínhamos muito mais proteínas expressas que genes distintos para codificá-las. Hoje sabemos que aproximadamente 20.000 genes codificam mais de 50.000 proteínas.

Isso se deve a um processo bastante sofisticado conhecido como splicing. Imagine que nossos genes são como uma programação televisiva. Quando assistimos a um filme, estamos sujeitos a interrupções por comerciais. No entanto, os comerciais não ocupam a maior parte do tempo de audiência do filme. Aqui, o filme é nosso gene e os comerciais que o interrompem são os íntrons que, diferente da programação televisiva, ocupam a maior parte da programação. Quando um gene é transcrito para RNA mensageiro ele gera o que chamamos de transcrito primário que contem tanto o filme (hexons) quanto os comerciais (íntrons). Esse transcrito primário com regiões não codificantes será processado de modo que restem apenas elementos que possam ser traduzidos em proteínas. A este processo que gera um RNA mensageiro maduro damos o nome de splicing.

O splicing pode ainda processar o RNA mensageiro em tamanhos diferentes, o que chamamos de splicing alternativo. Voltando à analogia da programação televisiva, imagine que você deseja gravar o filme à moda antiga, usando fitas VHS. Assim, você deve apertar o botão “gravar” no início do filme, apertar “pausa” no início do primeiro comercial, apertar novamente “gravar” no final do primeiro comercial, apertar “pausa” no inicio do segundo comercial e assim sucessivamente até o fim do filme. Terminada sua laboriosa gravação, você e seus amigos vão conferir o resultado. O filme está inteiro ali, mas, infortunadamente, você não foi tão preciso na hora de apertar os botões e acabou apertando pausa um pouco depois do inicio do comercial e assim seu filme ficou com pequenos fragmentos de comercial no meio. O splicing alternativo ocorre mais ou menos dessa forma, acrescentando ou excluindo pedaços de íntrons ou hexons, às vezes. É por isso que um mesmo gene pode gerar mais de uma proteína, ele pode expressar variantes de splicing.

No campo da genética e biologia molecular nosso conhecimento sobre os íntrons tem aumentado incrivelmente nos últimos 10 anos. Hoje não se pode mais chamá-los de “DNA lixo”, nem em tom de brincadeira. Quanto ao fato de íntrons serem relevantes para a determinação do fenótipo celular, cabe apontar que os linguistas acertaram mais que alguns geneticista da mesma época que ainda consideravam íntrons como DNA lixo. De fato, a Lei de Zipf é aplicável ao DNA e, não surpreendentemente, encontramos informação valiosa guardada nos íntrons. Dentro deles há regiões que transcrevem micro-RNAs. Os micro-RNAs foram primeiramente descritos pelo grupo de Victor Ambros em 1993, mas somente no início de 2000 começaram a aparecer mais trabalhos sobre o assunto. Micro-RNAs são muito curtas fitas de RNA complementares aos RNAs mensageiros, que, quando se ligam, causam a repressão da tradução desse RNA mensageiro. Assim, os micro-RNA são importantes reguladores fenotípicos das células.

Como vimos, não há absolutamente nada de lixo no nosso DNA e, embora a maior parte dele seja não codificante de proteínas, é fundamental para a regulação daquilo que é expresso, bem como para a diversidade fenotípica a partir de uns poucos genes. Para além disso, os íntrons podem nos fornecer informações preciosas, tais como por onde andaram nossos antepassados. Como apontou Frank Ryan no livro “Virolution”,  nós somos feitos, em parte, de vírus! Nosso DNA está repleto de DNAs dos mais variados vírus com os quais tivemos contato durante nossa história evolutiva. Sabendo onde ocorrem alguns vírus podemos ter indícios de migração de grupos de pessoas que possuem o DNA viral integrado nos seus próprios DNAs. Esta é uma das ferramentas usadas no campo da genética de populações. Por fim, não posso deixar de apontar aqui o conceito de gene proposto por Richard Dawkins em 1976. Os genes são replicadores em sistemas vivos.

Leitura sugerida:

Frank Ryan. Virolution. Collins, 2009.
Richard Dawkins. The Selfish Gene. Oxford: Oxford University Press. 1976
George K. Zipf. Human behavior and the principle of least effort: an introduction to human ecology. 1949.
Rosalind C. Lee, Rhonda L. Feinbaum, Victor Ambros. The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14. Cell, Volume 75, Issue 5, 843-854, 3 December 1993.
Karl S. Kruszelnicki. Language in junk DNA. http://www.abc.net.au/science/articles/2001/04/04/133634.htm, 4 April 2001.

Licença Creative Commons
Este texto de Alison Chaves é licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-SemDerivados 3.0 Não Adaptada.

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