Cientistas acabam de identificar uma forma totalmente nova de sintetizar DNA.
Normalmente, a construção de DNA (ácido desoxirribonucleico, pelo seu nome completo) exige um molde - uma espécie de modelo - a partir do qual as proteínas construtoras, chamadas enzimas, conseguem trabalhar.
Agora, uma equipa da Universidade de Stanford descobriu que um tipo de enzima conhecido como polimerase consegue funcionar sem qualquer “planta” externa. A própria forma da proteína atua como um molde, permitindo sintetizar novo DNA sem serem necessários “materiais de referência externos”.
Isto nunca tinha sido observado.
Embora não seja exactamente uma descoberta que obrigue a reescrever os manuais de ciência, acrescenta, sem dúvida, um novo capítulo (ou três) bastante intrigante. Há implicações para o comportamento bacteriano, para a evolução biológica e para os próprios blocos fundamentais da vida.
“ A síntese enzimática de ácidos nucleicos é um processo fundamental que está na base da replicação do genoma, da reparação e de diversas formas de processamento de informação em todos os domínios da vida”, escrevem os investigadores no artigo publicado.
“Estas conclusões alargam o panorama funcional das polimerases de ácidos nucleicos, revelando um mecanismo de síntese de DNA específico de sequência templado por proteína.”
O que motivou o estudo: DRTs e a defesa das bactérias contra vírus
O ponto de partida do trabalho foi analisar as transcriptases reversas associadas à defesa (DRTs), que as bactérias usam para se proteger de ataques por vírus. Os cientistas já tinham observado comportamentos invulgares de construção de DNA nestas polimerases.
Em concreto, a equipa clonou um sistema DRT3 de bactérias Escherichia coli e avaliou o seu funcionamento em tubos de ensaio e em células vivas. Isso revelou três componentes de uma “máquina” de produção de DNA: duas enzimas chamadas Drt3a e Drt3b, além de um fragmento de RNA não codificante.
A polimerase Drt3b e a síntese de DNA sem molde
Foi a Drt3b que trouxe a grande surpresa: executa a sua parte do trabalho de construção de DNA sem recorrer a quaisquer moldes externos. Trata-se de um mecanismo “tudo-em-um” que não tinha sido visto antes.
Pelo que hoje sabemos em biologia, a informação genética flui de um molde de DNA para as proteínas que fazem a construção. No caso da Drt3b, porém, o processo fica autocontido - o “layout” da linha de montagem funciona, na prática, como o seu próprio plano, ao ditar a forma como o DNA é codificado.
“ A própria proteína serve de planta para a sequência de DNA”, disse o bioquímico de Stanford Alex Gao a Richard Stone na Science. “Isso foi uma grande surpresa. É uma forma fundamentalmente nova de a vida produzir DNA.”
O que ainda falta perceber - e porque pode vir a ser útil
Por enquanto, os investigadores não têm total certeza sobre a forma exacta como as bactérias usam o DRT3 para se protegerem de vírus atacantes. E, embora pareça um caso de uso muito específico, isso não significa que não possa vir a ter outras aplicações.
O CRISPR também começou por ser um sistema natural de defesa bacteriana, antes de os cientistas o terem aproveitado para criar a técnica revolucionária de edição genética.
Mais à frente, existe a possibilidade de o “truque” usado pela Drt3b também poder ser aproveitado e até engenheirado - ainda que isso esteja longe de acontecer.
Embora os cientistas já estejam a desenvolver métodos para construir DNA sintético em laboratório, a polimerase Drt3b aqui estudada parece formar-se como um molde muito específico e fixo. Reprogramá-la para outras finalidades será difícil, embora talvez não seja impossível.
Próximos passos: compreender o DRT3 e a sua origem evolutiva
Também serão necessários estudos adicionais para entender, ao pormenor, como o DRT3 bloqueia ataques virais e de que maneira a bactéria o utiliza. Isso deverá trazer mais informação sobre como este tipo de DNA é construído e de que forma poderá vir a ser aplicado.
Outra questão em aberto é como surgiu este atalho tão eficiente. Os investigadores prevêem que o DRT3 esteja activo em muitas estirpes bacterianas e que tenha uma longa história evolutiva como estratégia para combater vírus gastando o mínimo de energia possível.
“No conjunto, o sistema DRT3 emprega um mecanismo inesperado de transferência de informação biológica, expandindo o notável repertório de estratégias baseadas em ácidos nucleicos na defesa anti-fago”, escrevem os investigadores.
A investigação foi publicada na Science.
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