Decifrando os mistérios da criação de genes: palíndromos no DNA

por Tatsuya Nakamura
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DNA Palindromes

Um estudo recente trouxe à luz um processo para a formação de palíndromos de DNA que pode abrir caminho para novos genes de microRNA, fornecendo novas perspectivas sobre as origens dos genes e potencialmente influenciando nossa compreensão das estruturas de RNA.

Na Universidade de Helsínquia, uma equipa de investigadores descobriu um processo que gera espontaneamente palíndromos de ADN, o que poderá resultar na formação de novos genes de microRNA a partir de sequências de ADN que não codificam proteínas. Este avanço, alcançado durante uma investigação sobre as consequências dos erros de replicação do DNA na estrutura das moléculas de RNA, oferece novos insights sobre como os genes são originados.

A questão de como os genes se originam nos organismos vivos tem sido um mistério de longa data. A equipe de Helsinque esclareceu isso explorando as origens de pequenos genes reguladores e identificando um processo que forma seus palíndromos de DNA. Esses palíndromos podem evoluir para genes de microRNA nas condições certas.

Genes e Proteínas: Componentes Fundamentais da Vida

Nosso genoma, composto por aproximadamente 20.000 genes, é responsável pela construção de proteínas. Esses genes convencionais são regulados por milhares de genes reguladores menores, dos quais os menores produzem moléculas de microRNA com cerca de 22 pares de bases de comprimento. Embora a contagem de genes seja relativamente estável, novos genes emergem ocasionalmente através da evolução. A gênese desses novos genes continua sendo uma fonte de fascínio para os cientistas.

Desvendando o Enigma Palindrômico

As moléculas de RNA precisam de sequências palindrômicas para manter sua forma funcional. No entanto, a probabilidade de mutações aleatórias formando estas sequências, particularmente para genes simples de microRNA, é extremamente baixa. Isso deixou os pesquisadores perplexos. O mistério foi resolvido por especialistas do Instituto de Biotecnologia da Universidade de Helsinque. Eles descreveram um processo capaz de criar instantaneamente palíndromos completos de DNA, formando assim potencialmente novos genes de microRNA a partir de DNA anteriormente não codificante.

Replicação de DNA: novas descobertas

Financiado pela Academia da Finlândia, este projecto de investigação investigou erros de replicação do ADN. O líder do projeto, Ari Löytynoja, compara a replicação do DNA à digitação de texto: normalmente, as mutações são semelhantes a erros de digitação de uma única letra. No entanto, a equipe se concentrou em erros maiores, semelhantes a copiar e colar texto erroneamente, principalmente quando resulta em um palíndromo.

A equipe observou que certos erros de replicação levam a formações de palíndromos, capazes de se dobrar em estruturas em gancho, conforme explicado por Ari Löytynoja.

Erros de DNA e estruturas de RNA

A equipe reconheceu que alguns erros de replicação do DNA poderiam ser vantajosos. Estas observações foram partilhadas com Mikko Frilander, especialista em biologia de ARN, que notou a sua relevância para as estruturas das moléculas de ARN.

Frilander explica que as bases em palíndromos adjacentes dentro de uma molécula de RNA podem formar pares, formando estruturas semelhantes a grampos, essenciais para a função do RNA.

O foco foi reduzido aos genes de microRNA devido à sua estrutura simplista: eles são muito curtos e devem dobrar-se em forma de gancho para funcionar de forma eficaz.

Um avanço importante foi usar um algoritmo de computador personalizado para rastrear a história do gene, conforme detalhado pela pesquisadora de pós-doutorado Heli Mönttinen. Ao comparar genomas de vários primatas e mamíferos, a equipe conseguiu identificar espécies com pares de palíndromos de microRNA e aquelas sem, levando à conclusão de que palíndromos inteiros são gerados por eventos de mutação única.

Implicações e aplicação generalizada

Os investigadores de Helsínquia, concentrando-se em humanos e outros primatas, mostraram que este mecanismo recentemente descoberto pode ser responsável por uma porção significativa de novos genes de microRNA. Padrões semelhantes observados em outras linhagens evolutivas sugerem um mecanismo de origem universal.

Heli Mönttinen enfatiza as implicações mais amplas desta descoberta, como a compreensão dos princípios básicos da vida e a evolução dos genes de RNA.

Embora o estudo tenha se concentrado em pequenos genes reguladores, acredita-se que as descobertas possam ser aplicadas a outros genes e moléculas de RNA, levando potencialmente a estruturas e funções de RNA mais complexas por meio da seleção natural.

Este estudo foi apresentado no Proceedings of the National Academy of Sciences.

Citação: “Generation of de novo miRNAs from template switching during DNA replication” por Heli AM Mönttinen, Mikko J. Frilander e Ari Löytynoja, datado de 29 de novembro de 2023, em Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2310752120

Perguntas frequentes (FAQs) sobre palíndromos de DNA

Qual é a principal descoberta no estudo recente sobre a criação de genes?

O estudo conduzido por pesquisadores da Universidade de Helsinque descobriu um processo que gera espontaneamente palíndromos de DNA, o que poderia levar à formação de novos genes de microRNA a partir de sequências de DNA não codificantes.

Como os palíndromos de DNA contribuem para a criação de genes?

Os palíndromos de DNA, quando formados, podem evoluir para genes de microRNA sob condições adequadas. Esses palíndromos são essenciais para que as moléculas de RNA se dobrem em suas estruturas funcionais em gancho, cruciais para o funcionamento do gene.

Qual foi a metodologia usada neste estudo de criação de genes?

O estudo envolveu o exame de erros na replicação do DNA e seu impacto nas estruturas das moléculas de RNA. Incluía o uso de um algoritmo de computador personalizado para modelar a história genética e comparar genomas de vários primatas e mamíferos.

Quais são as implicações das descobertas nos palíndromos de DNA?

A descoberta poderia explicar a formação de uma porção significativa de novos genes de microRNA em humanos e outros primatas. Sugere um mecanismo universal para a origem do gene, afetando potencialmente a nossa compreensão das estruturas e funções do RNA.

Quem liderou o projeto de pesquisa sobre palíndromos de DNA e criação de genes?

O projeto de pesquisa foi liderado por Ari Löytynoja e envolveu a colaboração de especialistas como Mikko Frilander e o pesquisador de pós-doutorado Heli Mönttinen, com foco nas áreas de erros de replicação de DNA e biologia de RNA.

Mais sobre palíndromos de DNA

  • Pesquisa da Universidade de Helsinque
  • Estudo de formação de palíndromo de DNA
  • Insights sobre a criação do gene MicroRNA
  • Estruturas de RNA e origens genéticas
  • Pesquisa financiada pela Academia da Finlândia
  • Artigo dos Anais da Academia Nacional de Ciências

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5 comentários

Jéssica M Dezembro 21, 2023 - 1:31 pm

Nossa, isso é super interessante! nunca soube como funcionavam os palíndromos de DNA, ou mesmo o que eram antes disso. ótimo ver esses avanços na genética 🙂

Responder
MikeL Dezembro 21, 2023 - 3:40 pm

estudo interessante, mas é realmente inovador? Sinto que já conhecemos as estruturas do DNA há algum tempo... ainda assim, bom trabalho, equipe de Helsinque.

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Sam_TechGuru Dezembro 21, 2023 - 8:01 pm

devo dizer que estou impressionado. Esse tipo de pesquisa é o que impulsiona a ciência. Quem diria que erros de replicação do DNA poderiam levar à criação de novos genes? A ciência é incrível!

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GenéticaFan45 Dezembro 22, 2023 - 2:05 am

Os pesquisadores de Helsinque estão descobrindo algo grande aqui, as implicações para a compreensão da evolução genética são enormes, mal posso esperar para ver aonde isso vai levar! Mantenha o bom trabalho.

Responder
LauraBee Dezembro 22, 2023 - 9:11 am

Eu li o artigo, mas ainda estou um pouco confuso. Alguém pode explicar em termos mais simples? O que exatamente é um palíndromo de DNA e por que é importante para os genes?

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