sexta-feira, 25 de julho de 2014

O que você e os corais têm em comum?

O coral Acropora digitfera (Fonte: coral.aims.gov.au)
Muitas coisas, e, entre elas, a forma como as células “se matam”, de acordo com um trabalho publicado por pesquisadores americanos na revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Mas uma coisa de cada vez. (A propósito, os corais são animais, e não pedras, certo?) 

As evidências da evolução das espécies e da origem única da vida na Terra são esmagadoras. Por exemplo, alguns genes presentes no DNA humano podem ser encontrados na grande maioria, se não em todos, os seres vivos. O código genético (ou seja, a forma como a célula “lê o que está escrito” no DNA) também é basicamente igual em todas as formas de vida na Terra. Que a atual vida surgiu no planeta mais de uma vez ou que o ser superior criou todos os seres de modo independente, sem uma história em comum entre eles, são, no mínimo, hipóteses bem difíceis de serem sustentadas com essas e muitas outras evidências da evolução. Mas o quanto alguns processos são conservados durante a história evolutiva das espécies chega a ser surpreendente.

Muitas pessoas entendem a evolução como um processo linear, o que não é verdade. Os humanos não são descendentes dos chimpanzés e nem os atuais chimpanzés vão se tornar seres humanos em algum momento no futuro. Dessa forma, não existem os chamados “elos perdidos”. Os paleontólogos nunca vão encontrar um fóssil de um ser que era o meio do caminho entre o chimpanzé e o homem, simplesmente porque esse animal nunca existiu. Na verdade, há uns cinco milhões de anos atrás, existia uma espécie de primata que sofreu mudanças graduais, gerando duas linhagens diferentes, o homem (Homo sapiens) e o chimpanzé (Pan troglodytes). Nosso DNA é 98 % igual ao dos nossos primos chimpanzés.

Da mesma forma, podemos voltar muito no tempo, uns 550 milhões de anos atrás. Nessa época viveu um animal que deu origem aos cnidários (como os corais e as águas-vivas) e aos bilatérios (que incluem uma galera, como os vermes, os caramujos, os insetos, as estrelas-do-mar, os dinossauros e a gente). Meio bilhão de anos é muito tempo! Mas muitos processos básicos da vida se mantiveram quase inalterados.

Analisando o genoma do coral Acropora digitfera, os pesquisadores viram que esse animal tem os genes responsáveis por regular e indicar quando uma célula do organismo deve “se matar”, para o bom funcionamento do corpo como um todo (um processo chamado de apoptose). E eles são bem parecidos com os que estão presentes no nosso DNA. Ou seja, o processo de apoptose é muito mais antigo e conservado do que se esperava.

E mas do que isso: os sistemas funcionam de forma recíproca. Ou seja, quando os cientistas usaram a proteína de “sinal de suicídio” humana nas células de coral, elas começam a “se matar” em apenas 10 minutos. Além disso, o coral começa a sofrer com um processo de “branqueamento”, onde as suas células começam a perder uma alga que vive associada e é importante para a fisiologia do coral. O branqueamento é hoje a principal ameaça aos corais dos mares do mundo.

Os pesquisadores tentaram o inverso e também funciona; quando a proteína de suicídio do coral é colocada em uma cultura de células humanas, elas morrem. Se corais e humanos são parecidos em alguns pontos, imagine humanos e camundongos, que se separam na evolução a apenas uns 100 milhões de anos. E algumas pessoas insistem em dizer que a experimentação animal não prova nada...

Referência

QUISTAD, S. D.; STOTLAND, A.; BAROTT, K. L.; SMURTHWAITE, C. A.; HILTON, B. J.; GRASIS, J. A.; WOLKOWICZ, R.; ROHWER, F. L. Evolution of TNF-induced apoptosis reveals 550 My of functional conservation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, v. 111, n. 26, p. 9567-9572, 2014.

segunda-feira, 21 de julho de 2014

Degeneração macular: radicais livres + sistema imune

(Fonte: www.deborapedroso.com)
A degeneração macular é principal causa de problemas de visão e cegueira em pessoas idosas no mundo desenvolvido. Existem diferentes causas para ela e, por isso, o mecanismo por traz da doença ainda é desconhecido.

Recentemente, pesquisadores americanos publicaram os resultados das suas pesquisas na revista PLoS ONE, onde mostram avanços no entendimento de como a doença acontece e uma forma experimental para combatê-la. Os resultados indicam que a degeneração macular é, pelo menos parcialmente, causada por danos resultantes dos radicais livres e ativação desregulada do sistema imune do corpo.

Os pesquisadores já sabiam que os olhos das pessoas afetadas pela degeneração macular apresentavam uma maior quantidade de um lipídeo específico, danificado pelos radicais livres. Quando testado no laboratório, esse lipídeo causou a ativação de células do sistema imune e inflamação das células da retina. Então usando um modelo animal, os cientistas testaram um tratamento experimental. Camundongos onde a degeneração macular foi induzida foram tratados com dois compostos já usados como supressores do sistema imune e isso foi capaz de impedir os danos na retina e perda da visão.

Esses resultados indicam que os danos causados pelos radicais livres desregulam o sistema imune que por fim acaba por prejudicar a visão. Felizmente, essa cascata de eventos permite que diferentes pontos possam ser estudados e novas formas de tratamento sejam descobertas. Essa é uma nova esperança para as pessoas sob risco de perderem a visão devido a essa doença.

Referência

CRUZ-GUILLOTY, F.; SAEED, A. M.; DUFFORT, S.; CANO, M.; EBRAHIMI, K. B.; BALLMICK, A.; TAN, Y.; WANG, H.; LAIRD, J. M.; SALOMON, R. G.; HANDA, J. T.; PEREZ, V. L. T cells and macrophages responding to oxidative damage cooperate in pathogenesis of a mouse model of age-related macular degeneration. PLoS ONE, v. 9, n. 2, p. e88201, 2014.

sexta-feira, 18 de julho de 2014

Dor genética

(Fonte: www.drrobertorocha.com.br)
Estudos para determinar se uma doença tem fundo genético em humanos são difíceis de serem realizados, e a interpretação dos resultados tem que ser feita com cuidado. Isso porque é complicado separar o que é influência dos genes do que é efeito do ambiente onde as pessoas vivem. Por exemplo, eu citei estudos sobre a genética da obesidade algumas postagens atrás. Nesse caso, vamos pensar em uma família com excesso de peso. Os pais passaram seus genes para os filhos, mas também os criaram de acordo com os seus hábitos culturais não genéticos. Então, os seus filhos também são obesos por culpa dos genes ou dos hábitos, que podem incluir uma dieta longe de ser balanceada e pouco exercício físico? Provavelmente, os dois. Mas qual é o peso de cada um?

Para alguns estudos, o uso de modelos experimentais permite controlar todas as variáveis ambientais e analisar apenas a culpa dos genes. Por exemplo, pesquisas com as mosquinhas drosófilas permitiram identificar muitos genes envolvidos com o acúmulo de gordura e obesidade. Mas para algumas doenças, não existem modelos disponíveis. Nesse caso, os pesquisadores tentam descontar o efeito do ambiente estudando gêmeos humanos, idênticos e não idênticos. Mas como funciona?

Gêmeos idênticos, como o nome diz, são geneticamente iguais. Nesse caso, uma doença 100 % genética vai atingir os dois igualmente. Já os gêmeos não idênticos são como irmãos normais e são compartilham 50 % dos genes. Mas o mais importante é o ambiente: ambos os tipos de gêmeos nascem juntos e são, normalmente, criados sobre o mesmo teto e hábitos culturais, o que reduz a influência dos fatores do ambiente. Assim, se uma doença tem a mesma distribuição entre gêmeos idênticos e não idênticos, os genes devem ter uma culpa menor quando comparado com o ambiente.

Então, estudando mais de 4 mil pares de gêmeos idênticos e não idênticos, pesquisadores da Europa investigaram a influência genética sobre a síndrome de dor crônica. Sob essa denominação estão diferentes doenças relacionadas, como dor muscular e pélvica crônicas, síndrome do cólon irritável, síndrome do olho seco e enxaqueca. A causa da dor crônica ainda é desconhecida, o que dificulta o diagnóstico e desenvolvimento de remédios específicos para o tratamento. Essa síndrome é debilitante e tem um sério impacto econômico, por reduzir a força de trabalho. Assim, medir a influência genética e ambiental é um passo importante para entender como a doença funciona.

Com base nos dados dos gêmeos, os cientistas calcularam que a dor crônica tem um caráter genético que é passado de pai para filho e responsável por 66 % da doença. Mas o ambiente têm 34 % da culpa. Os resultados foram publicados na revista Pain (sugestivo, não?). Nas próximas etapas, os pesquisadores vão tentar identificar qual (ou, mais provavelmente, quais) gene é o responsável pela síndrome. Isso vai ajudar a entender o motivo das dores e produzir tratamentos melhores.

Referência

VEHOF, J.; ZAVOS, H. M.; LACHANCE, G.; HAMMOND, C. J.; WILLIAMS, F. M. Shared genetic factors underlie chronic pain syndromes. Pain, p. 10.1016/j.pain.2014.1005.1002, 2014.

quinta-feira, 17 de julho de 2014

Um vírus contra o câncer

(Fonte: cienciasetecnologia.com)
Os vírus podem ser considerados parasitas moleculares. Eles são muitos simples, formados por um material genético protegido por uma capa de proteínas. Assim, eles dependem da célula hospedeira para tudo. Quando um vírus entra em ação, seu material genético toma a célula como “escrava” e usa o metabolismo dela para a produção do que ele precisa, mas não consegue fazer sozinho. Isso inclui mais material genético e proteínas virais. Quando um grande número de novos vírus foi formado, a célula não aguenta, rompe e libera novos vírus que vão infectar outras células próximas. Assim, a infecção se espalha pelo organismo.

Mas como os vírus tem um material genético simples, eles podem ser manipulados e transformados em laboratório de modo relativamente fácil, no melhor estilo filme de ficção científica. Podemos modificar os vírus e torná-los inofensivos para a produção de vacinas, ou usá-los para alterar a genética de plantas, ou ainda, transformá-los em armas contra células indesejadas. E aí entra a mais famosa e odiada delas: a célula tumoral.

O glioblastoma multiforme é o câncer cerebral mais comum em adultos e é extremamente agressivo. Se o diagnóstico for demorado, o tempo de vida do paciente é pequeno. O tratamento inclui cirurgia para retirada do tumor, além de quimioterapia e radioterapia. Porém, a taxa de sobrevivência dos pacientes é baixa.

Diferentes grupos de cientistas vêm tentando usar vírus modificados como uma nova forma de combater o glioblastoma. Porém, embora o vírus seja capaz de matar células tumorais em cultura, a técnica não funcionava bem quanto testada em camundongos com o câncer. Mas não se sabia porquê.

Pesquisadores americanos investigaram o problema e uma possível solução foi publicada na revista Journal of the National Cancer Institute. Os cientistas viram que depois que o vírus modificado era colocado na região do tumor em camundongos, eles não ficavam no cérebro, mas eram levados pelo fluido que banha o sistema nervoso e iam de alguma forma parar nos pulmões dos animais.

Para tentar revolver esse problema, os cientistas fizeram algo diferente: no lugar de colocar os vírus no cérebro diretamente, eles retiraram células-tronco do camundongo e as infectaram com o vírus. Essas células infectadas produzem uma grande quantidade do vírus antes de romper e os espalha pela região próxima. Isso evitaria que os vírus fossem rapidamente “lavados” do cérebro.

Primeiro, os pesquisadores testaram o novo sistema em uma cultura de células tumorais e viram que os vírus produzidos dessa forma eram capazes de matar as células cancerosas. Além disso, eles também reduziam o tamanho do tumor presente o cérebro dos camundongos.

Depois, os cientistas simularam uma operação nos moldes que são feitas em pacientes humanos: o tumor foi retirado e as células infectadas com o vírus foram colocadas na região junto com uma espécie de gel, para prevenir ainda mais que os vírus fossem levados para longe. O resultado foi que os camundongos que receberam as células infectadas viveram o dobro do que os animais que receberam os vírus diretamente ou apenas tiveram o tumor retirado.

Ainda vai demorar alguns anos de pesquisa para que essa técnica possa ser usada em humanos, mas é uma nova esperança para o combate a um câncer tão agressivo e letal. Além disso, ela vai poder ser adaptada para tratar outros tipos de câncer também.

Referência

DUEBGEN, M.; MARTINEZ-QUINTANILLA, J.; TAMURA, K.; HINGTGEN, S.; REDJAL, N.; WAKIMOTO, H.; SHAH, K. Stem cells loaded with multimechanistic oncolytic herpes simplex virus variants for brain tumor therapy. Journal of the National Cancer Institute, v. 106, n. 6, p. dju090, 2014.

terça-feira, 15 de julho de 2014

Sangue novo no pedaço

(Fonte: www.conexao.org.br)
Roberto Marinho, que herdou do pai as Organizações Globo e multiplicou seu patrimônio, morreu em 2003 com 98 anos. Grande longevidade! O cara viveu para burro! Sobre isso, algumas pessoas diriam o clássico ditado “Vaso ruim não quebra!”. Mas, quando eu era moleque, rolava uma lenda urbana de que o Marinho vivia muito e bem porque transferia sangue de recém-nascidos para o seu corpo... Bizarro e macabro, até para o líder da Globo. Além do mais, sem nenhum dado científico que comprovasse qualquer melho... Não, pera!

Cientistas americanos, que publicaram os resultados das suas pesquisas em dois trabalhos na lendária revista Science, identificam uma proteína presente no sangue de indivíduos jovem que ajuda na regeneração dos músculos e cérebro de indivíduos idosos. Que história é essa?

Tanto a regeneração dos músculos depois de um dano qualquer quanto a formação de novos neurônios depende de células-tronco especializadas nesses dois órgãos. Os músculos de indivíduos mais velhos apresentam uma menor quantidade e atividade dessas células e, assim, esse músculo tem uma capacidade de se regenerar menor.

Os pesquisadores descobriram que as células-tronco presentes nos músculos de indivíduos mais velhos têm o DNA mais danificado quando comparadas a células de músculos de indivíduos novos. Além disso, se as células de indivíduos novos são tratadas com uma grande quantidade de raios-X, que é capaz de danificar o DNA, elas perdem parte da sua capacidade de regenerar os músculos. Agora, o sangue.

Para estudar os efeitos do sangue produzido por um camundongo jovem em um velho e vise-e-versa, os cientistas fizeram experimentos de parabiose. Nesse caso, os dois animais são unidos cirurgicamente, como se fossem camundongos siameses, e isso faz com que o sangue dos dois circule junto pelos dois organismos. Nesse experimento, foi possível ver que o camundongo mais velho recupera a capacidade de regeneração dos músculos e o DNA das células-tronco fica menos danificado. No cérebro, ocorre um aumento da quantidade e capacidade de multiplicação das células-tronco cerebrais e no número de novos neurônios presentes. Além disso, a capacidade cerebral, que foi medida pela função do olfato dos camundongos, e o volume de sangue no cérebro também aumentam nos animais mais velhos.

Experimentos de parobiose (Adaptado de joshmitteldorf.scienceblog.com)
Mas o que o sangue jovem tem que rejuvenesce o animal mais velho? Os pesquisadores comparam a quantidades de muitas moléculas nas duas amostras e encontraram algumas diferenças. Entre elas, eles viram que a proteína GDF11 está presente em níveis bem maiores no sangue jovem quando comparado com sangue “idoso”. Então, depois, os cientistas injetaram a GDF11 nos camundongos velhos e viram que esse tratamento aumenta a quantidade e atividade das células-tronco nos músculos, além de melhorar a condição do DNA delas. Além disso, o tratamento acelera a regeneração do tecido muscular. Esses animais também eram mais resistentes a exercícios de longa duração, tinham níveis de açúcar no sangue menor após esse exercício, e eram mais fortes. O cérebro também foi afetado; o tratamento aumentou o volume dos vasos sanguíneos presentes e formação de novos neurônios.

Esses resultados indicam que a GDF11 pode ser um novo e muito interessante alvo para o desenvolvimento para novas drogas para o combate ao envelhecimento do músculo e do cérebro. Quando os cientistas entenderem melhor como esse sistema funciona, teremos mais esperança para viver mais e melhor.

Roberto Marinho, seu macaquinho danado! Sempre a frente do seu tempo!

Referências

KATSIMPARDI, L.; LITTERMAN, N. K.; SCHEIN, P. A.; MILLER, C. M.; LOFFREDO, F. S.; WOJTKIEWICZ, G. R.; CHEN, J. W.; LEE, R. T.; WAGERS, A. J.; RUBIN, L. L. Vascular and neurogenic rejuvenation of the aging mouse brain by young systemic factors. Science, v. 344, n. 6184, p. 630-634, 2014. 

sexta-feira, 11 de julho de 2014

Como a célula duplica seu DNA e como podemos combater o câncer

(Fonte: bioqdocancer.blogspot.com)
Todo mundo já deve ter visto a representação de um cromossomo no núcleo de uma célula em algum lugar, nem que tenha sido no CSI. Os cromossomos são feitos do DNA da célula e, embora eles só sejam efetivamente vistos em uma etapa da vida da célula, estão sempre lá. Na maior parte do tempo, os cromossomos estão espalhados pelo núcleo da célula, formando o que se chama de cromatina. Mas tanto os cromossomos quanto a cromatina não são DNA puro; existem muitas proteínas, com as mais variadas funções, ligadas a ele. Uma dessas funções é manter a estrutura da cromatina e as proteínas chamadas histonas são responsáveis por ela (mas não somente; isso talvez fique para outra postagem). Sempre que a célula vai se dividir para gerar duas células-filhas, ela também precisa duplicar o seu DNA; caso contrário, sobraria metade para cada célula e elas não sobreviveriam.

Ai começa o problema: a célula precisa tirar as histonas para duplicar o DNA antigo, mas não pode deixar o DNA recém-duplicado sem histonas, ou a cromatina perde a estrutura e o DNA pode sofrer danos. Para piorar, enquanto o DNA é duplicado, a células não produz novas proteínas, mas vai precisar do dobro de histonas quando a duplicação do DNA terminar. Para isso, a célula produz todas as histonas de que precisa antes. E outro problema surge: onde guardar as histonas antes de precisar delas e como fazer com que elas sejam usadas de maneira coordenada com a duplicação do DNA? Mas, bem, tudo funciona e a célula se duplica; porém, como vocês podem imaginar, o processo é bem complexo.

Diferentes proteínas regulam o fornecimento de histonas durante a duplicação do DNA e pesquisadores da Dinamarca estudaram o funcionamento de uma delas, chamada Asf1, em um trabalho publicado na revista Nature Communication. Os pesquisadores viram que essa proteína é modificada por um processo de fosforilação durante a etapa de síntese de DNA. (Na postagem anterior, eu citei outro processo de modificação de proteína, a palmitoilação.) A fosforilação é a ligação de um fosfato à estrutura da proteína. É uma adição pequena, mas que pode causa uma grande alteração já que o fosfato tem uma grande carga negativa e pode modificar toda a estrutura da proteína, interferindo na sua função.

Quando a Asf1 é fosforilada, ela apresenta uma maior capacidade de se ligar às histonas. Esse processo de fosforilação facilita da duplicação do DNA, o que indicou para os cientistas que a Asf1 talvez esteja, de alguma forma, fornecendo as histonas para o novo DNA. Além disso, se a quantidade de histonas disponíveis diminui, a fosforilação de Asf1 aumenta, provavelmente deixando o processo de entrega das poucas histonas mais eficiente.

E qual é a importância disso tudo? As células de um câncer se multiplicam muito mais rápido que as células normais do corpo. Com isso, a duplicação do DNA é importante para elas e elas passam por esse processo muitas e muitas vezes. Muitos dos remédios da quimioterapia funcionam tentando bloquear a duplicação do DNA. Dessa forma, se os cientistas conseguirem impedir o funcionamento da Asf1 ou evitar a sua modificação, eles podem estar no caminho de um novo tratamento para o câncer. Mas isso ainda é muito inicial e vamos ter que esperar alguns anos e outras pesquisas para saber se é possível.

Referência

KLIMOVSKAIA, I. M.; YOUNG, C.; STROMME, C. B.; MENARD, P.; JASENCAKOVA, Z.; MEJLVANG, J.; ASK, K.; PLOUG, M.; NIELSEN, M. L.; JENSEN, O. N.; GROTH, A. Tousled-like kinases phosphorylate Asf1 to promote histone supply during DNA replication. Nature Communications, v. 5, p. 3394, 2014.

quinta-feira, 10 de julho de 2014

Desvendando (aos poucos) a memória

(Fonte: anabolismo.org)
Vocês já pararam para pensar em como o processo de guardar memórias no cérebro e lembrá-las depois é, em termos biológicos, muito bizarro? Nosso cérebro se resume, grosseiramente, a um montão de neurônios e outras células, cheias de proteínas dentro. Então, como raios isso consegue estocar o cheiro do perfume da sua mãe e fazer você se lembrar dele anos depois? Sinistrezas da Natureza! A Ciência ainda engatinha nessa área, mas alguns pontos do processo de como neurônios e proteínas viram memórias começam a ser entendidos. Por exemplo, alguns resultados mostram que o agrupamento e a estabilização de proteínas, chamadas de caderinas, na membrana dos neurônios, na região próxima às sinapses (que são os locais onde dois neurônios se “encostam” e se comunicam quimicamente) estão envolvidas na aquisição de memórias.

Outra proteína que tem papel nessa função do cérebro é a δ (letra grega delta)-cadenina. (Não é erro de digitação! Deixo claro que a culpa não é minha por duas proteínas diferentes terem nomes tão parecidos: uma é cadeRina e a outra cadeNina. ) Camundongos que têm uma δ-cadenina que não funciona têm problemas de aprendizado e memória, além de problemas na forma das sinapses dos neurônios e da sua plasticidade (ou seja, sua capacidade de serem desfeitas, formarem novas ou serem fortalecidas a cada nova situação enfrentada pelo organimso). Em seres humanos, problemas com a δ-cadenina estão associados a deficiências severas na função cognitiva e, possivelmente, doenças como a esquizofrenia.

Recentemente, pesquisadores do Canadá investigaram como a função da δ-cadenina seria regulada e sua relação com o processo de aprendizado e os resultados foram publicados na revista Nature Neuroscience. Eles sabiam previamente que a δ-cadenina era modificada por um processo chamado palmitoilação, ou seja, a célula liga uma molécula de lipídeo na estrutura da proteína. O efeito disso é variado, mas deixa a proteína com mais afinidade por gordura do que por água. Por exemplo, uma proteína palmitoilada consegue se aproximar da membrana das células, que é feita de lipídeo, de modo mais fácil. Os canadenses também sabiam que, nos neurônios, as proteínas ligadas a esses lipídeos se deslocam mais para as sinapses. Eles foram então estudar a relação dessa modificação na δ-cadenina com a função dos neurônios e a memória.

Os cientistas descobriram que a modificação da δ-cadenina aumenta depois que um neurônio é ativado, e depois essa modificação vai diminuindo. Além disso, o lipídeo ligado faz com que a δ-cadenina se ligue a proteína N-caderina na membrana do neurônio. Esse tipo de modificação na δ-cadenina é importante para que a N-caderina se estabilize na sinapse (o que parece estar envolvido com a memória, como escrevi no primeiro parágrafo). Mas ela também é importante para a forma do próprio neurônio, além de mudar o quanto uma célula se comunica com a outra. Depois, os cientistas estudaram camundongos treinados e viram que quando alguma memória era ativada, a palmitoilação da δ-cadenina aumentava, assim como a sua ligação com a N-caderina nos neurônios do hipocampo, região do cérebro responsável pela memória.

Esses resultados não têm aplicação prática no momento, mas são informações de pesquisa básica necessárias para que novos alvos para tratamento de doenças possam ser descobertos. No futuro, algumas dessas novas descobertas podem ajudar no combate a Alzheimer, esquizofrenia ou problemas cognitivos. A Ciência é feita passo-a-passo.

Referência

BRIGIDI, G. S.; SUN, Y.; BECCANO-KELLY, D.; PITMAN, K.; MOBASSER, M.; BORGLAND, S. L.; MILNERWOOD, A. J.; BAMJI, S. X. Palmitoylation of delta-catenin by DHHC5 mediates activity-induced synapse plasticity. Nature Neuroscience, v. 17, n. 4, p. 522-532, 2014.

quarta-feira, 9 de julho de 2014

Explorando algas para estudar neurônios

(Fonte: www.mundobiologia.com)
Acho que todo mundo sabe, ou imagina, que algas não têm neurônios, muito menos cérebro. Então qual é o sentido desse título? Essa é uma postagem para mostrar como um estudo exploratório pode revelar que a Natureza já tem pronto o que a gente fica anos tentando fazer trancados dentro de um laboratório.

Em 2005, o neurocientista Karl Deisseroth, da Universidade de Stanford nos Estados Unidos, desenvolveu um novo método para ativar neurônios em modelos experimentais em laboratório, usando luzes coloridas vinda de lasers. Para isso, é necessário que os cientistas façam com que os neurônios produzam proteínas especiais que “vejam” a luz, as chamadas opsinas (que estão presentes na sua retina e permitem que você enxergue as cores). Essa técnica foi batizada de optogenética e permite o estudo do funcionamento de células neuronais, sendo uma promessa para ajudar na compreensão de desordens de ansiedade, transtorno obessivo-compulsivo, vícios em drogas e outros problemas.

Mas, as opsinas usadas limitam as possibilidades da optogenética. Isso porque a maior parte delas é ativada por luz verde e azul, fazendo com que seja muito difícil usar duas delas ao mesmo tempo para ativar células diferentes. Para tentar resolver esse problema, os cientistas têm tentado modificar as opsinas existentes através de engenharia genética, alterando a sequência das proteínas para que elas passem a ser ativadas por luzes de outras cores, mas sem perder outras propriedades. Parece difícil, né? E é! Boa parte dos esforços tem sido em vão.

Até que pesquisadores dos Estados Unidos, China, Alemanha e Canadá se juntaram e tentaram uma abordagem diferente. A pergunta foi: será que já não existem opsinas diferentes, “prontas para usar”, em outros seres vivos por aí? O trabalho foi publicado na revista Nature Methods em Março.

Os cientistas estudaram quase 130 espécies de algas e descobriram 60 novas opsinas. Entre elas, duas bem interessantes para o avanço da optogenética. Uma delas é a primeira opsina descoberta ativada por luz amarela, o que pode permitir a ativação de duas células de modo independente usando cores diferentes. Os pesquisadores testaram essa proteína na famosa mosca-da-fruta Drosophila melanogaster e ela cumpriu bem o seu papel. A segunda é uma opsina aparentemente normal, que é ativada com luz verde. Porém, ela é mais rápida na ativação das células do que as conhecidas até então. Isso pode permitir estudos onde os neurônios precisam ser ativados muitas vezes em um espaço de tempo curto. Os cientistas também testaram essa dupla de proteínas em cérebros de camundongo e o sistema funcionou bem.

No futuro, essas novas proteínas encontradas em algas e que os cientistas, mesmo com muito esforço, não conseguiram produzir, vão poder ser usadas para aumentar nosso conhecimento sobre o funcionamento do nosso cérebro e coração.

Referência

KLAPOETKE, N. C.; MURATA, Y.; KIM, S. S.; PULVER, S. R.; BIRDSEY-BENSON, A.; CHO, Y. K.; MORIMOTO, T. K.; CHUONG, A. S.; CARPENTER, E. J.; TIAN, Z.; WANG, J.; XIE, Y.; YAN, Z.; ZHANG, Y.; CHOW, B. Y.; SUREK, B.; MELKONIAN, M.; JAYARAMAN, V.; CONSTANTINE-PATON, M.; WONG, G. K.; BOYDEN, E. S. Independent optical excitation of distinct neural populations. Nature Methods, v. 11, n. 3, p. 338-346, 2014.

segunda-feira, 7 de julho de 2014

O “gene” da obesidade?

(Fonte: gastro.com.br)

É comum vermos na televisão ou na Internet reportagens divulgando pesquisas científicas que teriam descoberto o gene da obesidade. Isso passa a impressão que o peso do nosso corpo é simplesmente regulado por um único gene, que herdamos dos nossos pais. Mas é fácil perceber que isso não faz sentido. Se a vida fosse simples assim, todo filho de um casal obeso necessariamente seria obeso. Mas eu acredito que você conhece pelo menos um caso que contraria essa regra e derruba a nossa hipótese. Resumindo: não posso colocar a culpa do meu excesso de peso só nos meus genes. Essa frase diz tudo: “os genes carregam a arma, mas o ambiente puxa o gatilho”.

Mas, é claro que os genes também têm culpa no cartório. Por exemplo, quando pesquisadores estudaram gêmeos idênticos (que têm exatamente a mesma composição genética) e não idênticos (que são tão parecidos entre si como quaisquer irmãos) descobriram que os gêmeos idênticos têm peso mais parecido entre si do que os não idênticos. Ou seja, supondo que os irmãos foram criados numambiente igual, a culpa deles serem mais gordos (ou mais magros) deve ser dos seus genes.

Hoje, o gene mais comumente associado à obesidade é o que codifica o receptor de melanocortina 4 (ou MC4R). Quando você já comeu o suficiente, diferentes partes do seu corpo (como o estômago, intestino e pâncreas) mandam sinais para o seu cérebro avisando do fato. Esses sinais chegam a neurônios em uma região do cérebro chamada hipotálamo e eles começam a produzir uma proteína chamada hormônio estimulador de α-melanócito (ou α-MSH). Esse hormônio indica saciedade e passa uma mensagem simples: pare de comer! Como? Ele age através do MC4R em neurônios do cérebro. E aí está o problema. Se uma pessoa tem esse receptor defeituoso, de modo que ele funcione menos que o normal, ela vai acabar comendo mais que as pessoas com um receptor plenamente funcional, e assim vai acabar engordando. E, em longo prazo, ficando obesa. Por isso, o MC4R está ligado à obesidade.

A mesma lógica se aplicaria a indivíduos que tenham menos MC4R no cérebro por qualquer motivo. Isso foi recentemente investigado por cientistas de Singapura em um trabalho publicado na revista “The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism”. Nesse estudo, os pesquisadores sequenciaram o promotor do gene MC4R de quase 300 crianças asiáticas com sobrepeso ou obesas. O promotor de um gene é um pedaço do próprio DNA que regula a expressão do gene, ou seja, funciona como um disjuntor, ligando ou desligando o gene. A hipótese era que problemas nesse promotor poderiam deixar o gene MC4R menos ativo, fazendo do que a crianças comesse mais.

E de fato os cientistas encontraram pelo menos duas novas mutações na sequência do promotor do gene MC4R em crianças obesas. Os promotores com mutações são menos eficientes em ativar genes quando estudados em cultura de células, o que explicaria a obesidade. Porém, isso não explica tudo. Nas famílias onde as mutações foram encontradas, elas não estão necessariamente correlacionadas com o excesso de peso. Ou seja, indivíduos magros na família também tinham o promotor mutado.

Esses resultados deixam claro que a explicação da obesidade vai além de um único gene. Ela envolve diferentes genes e fatores ambientais e talvez nós nunca iremos desvendar tudo o que está por traz dessa doença.

Referência

TAN, K. M.; OOI, S. Q.; ONG, S. G.; KWAN, C. S.; CHAN, R. M.; POH, L. K.; MENDOZA, J.; HENG, C. K.; LOKE, K. Y.; LEE, Y. S. Functional characterization of variants in MC4R gene promoter region found in obese children. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism, 99 (5): E931-5, 2014.

domingo, 6 de julho de 2014

No sangue e no osso


(Fonte: blogdotarso.com)


É claro que vocês viram: na sexta, depois de uma joelhada nas costas, o camisa 10 da Seleção Brasileira fraturou uma vértebra lombar.

#ForçaNeymar

A lesão é grave e Neymar Jr. não vai mais jogar a Copa das copas. Mas ele tem 22 anos, vai se recuperar rápido e deve voltar aos gramados em até seis semanas. Mas a minha avó (beijo, Dona Sofia) já tem 80 e muitos. No sábado da semana passada, ela tropeçou e caiu. Felizmente, não quebrou nenhum osso, mas se tivesse a sua recuperação seria muito mais difícil e longa que a do Neymar.

Não é óbvio para todo mundo, mas os ossos não são um simples depósito de minerais que sustenta os músculos; os ossos são tecidos vivos, que estão em constante degradação, formação e regeneração. E como todo tecido vivo, os ossos são irrigados por vasos sanguíneos. O sangue transporta células, oxigênio, nutrientes e excreções do metabolismo através do corpo, mas as células que formam os vasos sanguíneos também produzem diferentes substâncias que regulam o funcionamento do corpo. Como elas funcionam ainda é pouco entendido. Já se sabia que as células do tecido ósseo controlam a criação de novos vasos próximos a elas. Por outro lado, se achava que o contrário também podia acontecer e os vasos sanguíneos deveriam influenciar na manutenção e regeneração dos ossos. Mas isso ainda não tinha sido mostrado e foi o alvo da investigação de um grupo de cientistas da Alemanha, que publicou dois trabalhos seguidos na sonho de consumo revista britânica Nature.

Nesses trabalhos, os pesquisadores viram que, como era de se esperar, a presença dos vasos sanguíneos determina o quanto de oxigênio está disponível e a atividade metabólica das células naquela região do osso. Porém, existem dois tipos de microvasos no osso, segundo a pesquisa. Um desses tipos foi chamado de vaso H. Perto desses vasos, os cientistas encontraram uma maior quantidade de osteoblastos e osteócitos (células como nomes difíceis e que são responsáveis pela regeneração do osso). Quando os pesquisadores cultivaram esses vasos no laboratório, viram que eles também eram capazes de produzir proteínas que estimulavam os osteó-coisas a se multiplicar.

Depois, quando os cientistas compararam camundongos novos e idosos, viram que os mais velhos tinham menos vasos H nos ossos. Assim, eles tinham menos osteó-células e isso pode ser mais um ponto para explicar porque os ossos da Dona Sofia demoram mais que os do Neymar para se regenerarem.

Por último, os pesquisadores também descobriram que além de estimular a saúde dos ossos, os vasos H induzem a formação de novos vasos sanguíneos nos ossos, tendo assim um efeito multiplicador. Esses vasos têm uma importante atividade das proteínas HIF-1α (que é um sensor celular dos níveis de oxigênio) e Notch e elas são, de maneira ainda não totalmente esclarecida, necessárias para a angiogênese e osteogênese (que são maneiras difíceis e pomposas de dizer formação de vasos sanguíneos e de ossos).

Os resultados dessas pesquisas ajudam a entender um pouco mais sobre a saúde dos ossos e sua relação estreita com os vasos sanguíneos e podem ser passos chaves para a descoberta, no futuro, de novos remédios para acelerar a recuperação de atletas e evitar a osteoporose em pessoas idosas.

Referências

KUSUMBE, A. P.; RAMASAMY, S. K.; ADAMS, R. H. Coupling of angiogenesis and osteogenesis by a specific vessel subtype in bone. Nature, v. 507, n. 7492, p. 323-328, 2014.

RAMASAMY, S. K.; KUSUMBE, A. P.; WANG, L.; ADAMS, R. H. Endothelial Notch activity promotes angiogenesis and osteogenesis in bone. Nature, v. 507, n. 7492, p. 376-380, 2014.

quarta-feira, 2 de julho de 2014

Nova engrenagem do relógio biológico (e o que o estresse pode ter a ver com isso)


Ainda estamos no inverno, mas, todo o verão, ouvimos pessoas defendendo ou reclamando o horário de verão. O argumento dos que reclamam sempre pende para a desregulação do relógio biológico. Os que defendem acham que isso é frescura. Mas é fato que o tal relógio biológico existe em vários organismos, desde bactérias, passando por plantas e insetos, até mamíferos como nós. Nos humanos, esse sistema regula muito além do ciclo de sono e vigília (ou seja, quando você fica com sono ou ligadão); a atividade locomotora e até a secreção de hormônios são regulados pelo relógio biológico. Dessa forma, como era de se esperar, a perturbação desse ciclo não causa apenas problemas de sono ou cansaço, mas também problemas metabólicos e psiquiátricos (tenho certeza que você conhece alguém que beira a loucura depois de uma noite mal dormida!).

O funcionamento desse relógio (também chamado de ritmo circadiano) começou a ser descrito nas moscas drosófilas (sim, aquelas das aulas de biologia e que ficam sobrevoando as bananas que passaram do ponto na fruteira da sua cozinha). Diferentes proteínas das células são as “engrenagens” desse relógio; elas são produzidas e destruídas em um ritmo constante, que é ditado, parcialmente, pelo tamanho do dia (digo, pelo tempo que o Sol fica no céu ou não). Embora, muita coisa já tenha sido estudada e descoberta, nem todas as engrenagens são conhecidas (o que mostra o quanto ainda não sabemos sobre muitos dos mistérios da biologia das células)

Esse ano, cientistas japoneses publicaram seus resultados na revista “PLoS Biology”, onde descrevem a descoberta de uma nova e central engrenagem do relógio biológico. A proteína foi batizada de CHRONO, que é uma sigla para ChIP-derived Repressor of Network Oscillator, mas também uma brincadeira com o nome do deus grego do tempo (sim, os cientistas escrevem piadinhas nos seus trabalhos...). Os pesquisadores produziram em laboratório uma linhagem de camundongos que não possui essa proteína. Esses animais têm ciclos do ritmo circadiano um pouco mais longo, mas a diferença é muito pequena, de modo que isso dificilmente influencia o sono dos bichos (ou o seu).

- Então para que eu estou lendo isso?, você pergunta.

- Porque o mais legal vem agora!, eu respondo.

Esses mesmos camundongos que não têm a proteína CHRONO têm uma maior quantidade de corticosteroides no sangue. Essa substância é um hormônio relacionado com estresse. Além disso, os pesquisadores mostraram que a CHRONO e o receptor de glicocorticoides, que é uma proteína que “sente” os níveis desse hormônio do estresse, podem se ligar na célula. Isso indica que o relógio biológico e o estresse podem estar relacionados fisiologicamente e podem regular um ao outro.

Os pesquisadores ainda não tem certeza que como esses dois fatores se relacionam. Mas, como o ritmo do relógio biológico já foi relacionado com a obesidade, o estresse pode ser mais um item a entrar na lista de processos relacionados com o relógio biológico (e o horário de verão).

Referência 

GORIKI, A.; HATANAKA, F.; MYUNG, J.; KIM, J. K.; YORITAKA, T.; TANOUE, S.; ABE, T.; KIYONARI, H.; FUJIMOTO, K.; KATO, Y.; TODO, T.; MATSUBARA, A.; FORGER, D.; TAKUMI, T. A novel protein, CHRONO, functions as a core component of the mammalian circadian clock. PLoS Biology, v. 12, n. 4, p. e1001839, 2014.