Sexta-feira, 26 de Junho, 2015

 

Uma mulher com cromossomo forte

Quando a geneticista Barbara McClintock recebeu o prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia em 1983 declarou:

"É injusto recompensar uma pessoa por ter sentido tanto prazer, durante anos, solicitando ao pé de milho que resolvesse problemas específicos e observando suas respostas".

Ela estava enganada em sua declaração. Foi um prêmio até injusto pela demora, mas justíssimo pelas sensacionais descobertas dessa pesquisadora, que foi chamada de louca e ridicularizada nos anos 1940. Nascida em 1902, a contra-gosto de sua mãe que deseja um homem, Barbara desde cedo esteve na vanguarda feminina. Gostava de esportes e se identificava mais com as profissões ditas "para os homens" do que as prendas femininas.

Barbara McClintock

Foi para a universidade e com 25 anos de idade já era doutora. Era tão competente que ainda apenas como uma simples graduanda, alunos de pós-doutoramento e doutores tiravam dúvidas com ela e se submetiam às suas observações. Dedicada em esclarecer a estrutura genética do DNA, ela sofreu por não conseguir emprego sólido até os anos de 1960. Motivo: Mulheres dificilmente eram contratadas como pesquisadoras ou professoras em universidades.

Vivendo com bolsas de estudos, em 1931 escreveu um artigo de vanguarda. O milho possui em seu DNA 10 cromossomos e Barbara se concentrou no cromossomo 9. Descobriu que quando fecundava o milho com seu próprio pólen (autofecundaçã0) e não de outros milhos vizinhos, o cromossomo 9 apresentava estrias, do tipo cabelo desfiado em suas pontas quebradas. O resultado é que o milho apresentava cores e distribuições de faixas coloridas nas espigas.

Alteração no cromossmo 9

Encontrou, descreveu e cálculou a localização exata do gene dentro do cromossomo que alterava a cor e a especificação do milho, se era macio ou não macio. Seu artigo foi um marco importante na genética moderna. Ainda assim, apesar de reconhecida e convidada para várias palestras continuava sem emprego fixo, obrigando-a a mudar constantemente de universidade. No final da década de 1940 Barbara chegou ao Cold Spring Harbor com uma bolsa do Instituto Carnegie.

Sem a necessidade de dar aulas, Barbara se reclusou em suas plantações de milho, sendo metódica e disciplinada em suas anotações. Sempre brigando pelos melhores equipamentos existentes, fez muitas inimizades e começou a colecionar críticas sobre seu trabalho. Após a segunda guerra mundial, Barbara McClintock observou em suas estufas um fenômeno intrigante.

Quebras e estrias na ponta do cromossomo alteram cor e tipo de espigas

Após análises do cromossomo 9 por várias gerações, quebras e reparos das pontos do cromossomo, ela então percebeu que uma linhagem nova tinha surgido, com cores diferentes e traços nas folhas que não lembravam o milho original. Quando analisou o cromossomo ficou perplexa. Estava claro para ela que um gene tinha "pulado" de lugar, para consertar o erro no cromossomo. E isso fez com que as espigas fossem completamente diferentes das originais.

Ela então concluiu, que o cromossomo não é estático como um colar de pérolas parado e imóvel. O cromossomo é dinâmico e seus genes ficam pulando constantemente, trocando de posição durante as mutações e possuindo genes específicos que ficam observando possíveis erros e reparando os problemas. É como se as células, quando percebem algo de errado, de forma endógena acionam o mecanismo nuclear para corrigir os problemas internos.

Nascia a teoria dos Transposons.

Na verdade nascia o inferno na vida de Barbara. Segundo ela mesma conta, após o seminário de 1951 para uma platéia de renomados cientistas da área da genética, quando terminou ouviu: "... silencio...". Ninguém entendeu nada do que ela havia exposto. Acharam um absurdo sua teoria e dados que apontavam para genes que pulavam, saltavam e corrigiam cromossomos. Isso era um absurdo! A chamaram de "bolsa velha pendurada por anos no laboratório".

E então, Barbara se reclusou e não apresentava mais trabalhos. Mas nunca diminuiu seu ritmo, pelo contrário, trabalhava incansavelmente nas plantações, plantando e replantando milho, arquivando dados, observando cromossomos no microscópio.

E então, de repente, começou a aparecer em Cold Spring jovens pesquisadores que gostaram da arrojada teoria. Os velhos e arcaicos geneticistas da época não entendiam as complexas anotações de Barbara. Ela estava 60 anos à frente de seu tempo, mas os jovens se identificaram com a teoria e passaram a tentar entendê-la.

Ainda isolada em sua plantação, Barbara não via que sua ideia tomava forma em outras áreas da Biologia. Após quase uma década, pesquisadores começaram a achar o mesmo tipo de comportamente em cromossomos de moscas de banana.

A drosophyla (mosquitinho da banana) é um interessante ser de estudo, pois seu ciclo de vida é muito rápido. Uma alteração numa geração pode ser estudada por muitas gerações em questão de meses.

E então, repararam que também o fenômeno do gene saltador aparecia no cromossomo desse tipo de mosca. Decididamente, não era coincidência, e isso deveria ocorrer no ser humano também.

E então, na década de 1970, diversos trabalhos começaram a identificar o fenômeno descrito por Barbara no cromossomo humano. Sim, Barbara, "a cientista louca" estava certa nos 50 anos anteriores.

Graças a Barbara, os Transposons são utilizados para estudos de câncer. Eles são forçados a induzir mutações celulares e novos medicamentos são testados para se evitar a proliferação incontrolável do crescimento celular.

E como isso demanda muitos dados e muita computação, duas novas áreas surgiram graças aos Transposons. A Bioinformática e a Biomatemática.

Transposons para reparar cromossomo com defeito

 

 

 

 

Equação de Langevin

 

 

 

 

Paul Langevin

Simulação da mutação genética com a equação Langevin

Uma equação muito utilizada para simulações das mutações genéticas, é a equação de Langevin. Paul Langevin viveu entre 1872 e 1946 e foi um físico francês.

Não tinha absolutamente nada com a Biologia e sua pesquisa era na produção do primeiro sonar para submarinos. Estava interessado na dispersão de neutrons e dizem que teve até uma ligação amorosa com a prêmio Nobel Marie Curie.

Mas sua equação é um marco para o estudo do mecanismo de reparos de várias concentrações de genes nos cromossomos humanos. A equação colocada acima, pode ser simulada nos dias atuais em menos de 100 milisegundos em qualquer software.

Mas quando essa equação é colocada para descrever diversos genes, o processo fica mais trabalhoso, pois cada equação representa um gene. Estudos nos dias atuais já fazem uma composição entre essa equação e a teoria das redes.

Cada nó da rede é um gene, e cada ligação, uma solução do sistema representado pela equação de Langevin.

Ao lado simulamos a equação de Langevin no Matlab e pode-se perceber como a concentração pode ser simulada numericamente. No início, quando nascemos, a concentração de um determinado gene x é alta e o mecanismo de correção tenta manter o nível celular.

Mas com o passar do tempo, depois de muitos anos de vida, o processo de reparo não consegue mais reestruturar o gene defeituoso da mesma forma como no início. No eixo horizontal é possível ver no primeiro gráfico que o valor de x é quase zero, depois de um tempo admensional t = 5.

No segundo gráfico, temos um histograma de frequência. É possível reparar que a concentração original tem probabilidade quase nula de voltar a se recompor (valores quase nulos quando x = 2), e os valores próximos a frequência zero são os maiores. Isso representa que as concentrações desse gene específico estão ocorrendo com mais frequências, e esse gene está desaparecendo do cromossomo.

Na equação de Langevin, esse termo de "morte" do gene se refere ao parâmetro representado por "a". Ele é o efeito memória do gene, perdendo a capacidade de se restaurar a cada nova divisão celular. O termo v(t) é um ruído aleatório com distribuição probabilidade gaussiana.

Esse termo v(t) representa as flutuações das mutações celulares, que hora são positivas e ajudam a recompor o gene, hora são negativas e destroem a capacidade de regeneração de x. Um gene x que desaparece, pode dar origem a outro gene, na verdade, pode ativar outro gene. E foi isso que Barbara McClintock observou no microscópio. O Trasnposon simplesmente desliga o gene que não consegue mais se reparar, e acaba ativando outro. E esse é um dos problemas do câncer.

Quando ativado um gene que estava "adormecido", um determinado tecido pode ter suas células se reproduzindo loucamente, a ponto de surgir um tumor. As pesquisas avançaram muito nessa linha, e o progresso da genética é incomensurável perto de outras áreas. Mas ainda falta muito para se entender nossos genes.

Antes do fim do século 20 se acreditava que uma vez mapeado todo código humano, todos os problemas poderiam ser antecipados. Erraram. Graças aos Transposons, genes que dormem e que antes se denominavam "lixo", por não apresentarem função nenhuma, agora se mostram importantes. Esse "lixo" no DNA não tem nada de lixo. São responsáveis por muitas alterações em nosso organismo, mas ainda estamos longe de saber quais, por que ou como.

Então, o que é loucura? O que é acadêmico louco? Que rótulo é esse, que determinadas pessoas da sociedade colocam nos pesquisadores apenas por seu estereótipo, apenas por seu jeito de falar, ou seu comportamento? Barbara McClintock foi rotulada de louca por seu estereótipo tipicamente masculino, por ser arrojada em propor nova teoria e por estar isolada numa sociedade arcaica e retrógrada de sua época.

Sem essas loucuras e sem o cromossomo forte de Barbara, ainda estaríamos tomando de banhos de salmora para tratar doenças. Graças a um milho e a perspicácia de uma mulher, o mundo todo deve ser grato.

 

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