2009-06-13

Subject: Mais pistas para a origem química da vida

 

Mais pistas para a origem química da vida

 

 

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tPNAQuímicos nos Estados Unidos criaram uma molécula semelhante ao DNA artificial que consegue alterar a sua sequência para se ligar a um template de DNA sem a ajuda de enzimas.

A descoberta pode lançar luz sobre a forma como as moléculas que são a estrutura base da vida puderam surgir pela primeira vez a partir de uma sopa inorgânica.

A questão que tem vexado os investigadores é de que forma as cadeias de DNA ou RNA se poderiam ter formado pela primeira vez, levando-os a tentar recriar a situação em laboratório, usando moléculas sintéticas para unir os monómeros que formam filamentos do tipo do DNA. Agora, Reza Ghadiri, do Scripps Research Institute de La Jolla, Califórnia, fez uma abordagem diferente e obteve uma molécula que consegue emparelhar com diferentes sequências de DNA alterando a sua própria sequência.

O RNA e o DNA têm um esqueleto formado por unidades formadas por glícidos, fosfatos e uma de quatro bases. A sequência dessas bases, adenina, timina, guanina e citosina no caso do DNA, forma o código genético.

Os cientistas que tentam fazer sistemas auto-replicáveis construíram longas moléculas semelhantes a DNA e RNA a partir de pequenas unidades portadoras de informação que unem, da mesma forma que o DNA se forma a partir da união de nucleótidos na natureza. O problema com estas moléculas é que, uma vez construídas, a sequência de bases não pode ser alterada.

Ghadiri, no entanto, tentou uma abordagem diferente, esperando encontrar um método de prender as bases de forma reversível, ou seja, elas podem ligar-se ao esqueleto de glícidos e fosfato e voltar a soltar-se.

Ghadiri começou por construir um pequeno esqueleto, composto por unidades repetitivas de dois aminoácidos (dipéptidos), incluindo do aminoácido cisteína. Foram capazes de prender nesse esqueleto bases ao adicionar tioésteres de adenina. Estes reagem de forma reversível com a cisteína no esqueleto, deixando as bases de adenina salientes, o que origina uma molécula baptizada ácido nucleico tioéster-péptido (tPNA).

No DNA, a adenina só emparelha com a timina. Quando os investigadores acrescentaram um pequeno segmento de DNA composto por uma cadeia de 20 timinas, o seu tPNA foi capaz de se emparelhar com ele. Se um fragmento diferente de DNA contendo as bases de adenina não complementares, as duas cadeias não emparelhavam imediatamente, revelando que o tPNA só formava pares de bases complementares, de forma semelhante ao DNA.

Mas devido à natureza reversível da ligação tioéster as bases podem ligar-se ou soltar-se do esqueleto peptídico, o que significa que o tPNA de Ghadiri pode reorganizar-se até que tenha a sequência correcta para o template de DNA adicionado à mistura. "Dependendo de qual o template que se tem em solução, as nucleobases colocam-se a si próprias na forma de sistemas complementares", explica Ghadiri. "Este é o primeiro exemplo de adaptação de uma sequência por parte de uma estrutura de ácido nucleico."

 

"É um sistema de emparelhamento de bases enormemente imaginativo, completamente diferente de qualquer outra coisa na biologia", diz John Sutherland, da Universidade de Manchester. Sutherland criou recentemente um ribonucleótido, um precursor de RNA, usando apenas moléculas simples (veja ''Mundo do RNA mais fácil de alcançar ). "A molécula de tPNA tem o potencial de se ligar a muitas outras sequências por ser reversível, é algo mesmo inteligente."

O truque agora é encontrar uma forma de selectivamente selar as sequências depois de formadas e Ghadiri já está a trabalhar nisso. Sutherland está ansioso por vê-lo ser bem sucedido: "Aí podíamos separar duas cadeias e ter uma cópia covalente do primeiro template, que poderia actuar noutra montagem reversível." Esta seria depois selada e por aí adiante, diz ele. "Se Ghadiri conseguir fazer isso seria espantoso."

Robert Shapiro, químico da Universidade de Nova Iorque que estuda a origem molecular da vida, diz que este novo sistema ainda está muito longe de mostrar que moléculas complexas como o DNA ou RNA podem ter-se formado espontaneamente a partir de compostos simples.

"É possível especular que um sistema deste tipo terá surgido durante o processo de evolução, apesar de bem depois da vida ter começado, como precursor do RNA ou do DNA. Quando a vida surgiu pela primeira vez, no entanto, só seriam de esperar misturas químicas pouco elaboradas na Terra jovem. A ideia de que essas misturas poderão ter-se transformado a si próprias espontaneamente em sistemas como os descritos aqui, sem a ajuda de químicos e laboratórios, é absurda."

Shapiro considera, no entanto, que o método de Ghadiri é uma elegante peça de química e vê nele potencial, especialmente no campo da biologia sintética. "Mais será preciso fazer para mostrar que o sistema de Ghadiri pode funcionar como um gene. Se puder, então será um candidato para servir como componente genético nos esforços actuais para construir uma célula artificial."

Ghadiri é modesto acerca das implicações do seu trabalho para a questão da origem da vida e sobre se terá recriado um sistema de pré-RNA. "Acho extremamente entusiasmante que tenhamos simples péptidos e nucleobases que se podem unir para formar um sistema genético com adaptabilidade de sequência. É interessante sonhar que péptidos e ácidos nucleicos co-evoluíram." 

 

 

Saber mais:

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