Já em 1975, bia³logos descobriram que as partes codificadoras de protea­nas do genoma do chimpanzée do humano são mais de 99% idaªnticas. No entanto, chimpanzanãs e humanos são claramente diferentes de maneiras significativas. Por quaª?

A resposta estãono fato de que a forma como o DNA éusado étão importante quanto o que ele diz. Ou seja, os genes que constituem um genoma nem sempre estãosendo usados; eles podem ser ligados ou desligados ou discados para cima ou para baixo ao longo do tempo, e eles interagem entre si de maneiras complexas. Alguns genes codificam instruções para a produção de protea­nas especa­ficas e outros codificam informações sobre a regulação de outros genes.

Agora, os pesquisadores do laboratório de Rob Phillips , Fred e Nancy Morris Professor de Biologia e Biofa­sica, desenvolveram uma nova ferramenta para determinar como vários genes na bactanãria comum Escherichia coli são regulados. Embora a E. coli tenha sido usada como organismo modelo em biologia e bioengenharia por décadas, os pesquisadores entendem o comportamento regulata³rio de apenas cerca de 35% de seus genes. O novo manãtodo do laboratório Phillips lana§a luz sobre como cerca de 100 genes anteriormente não caracterizados são regulados e estabelece a base para estudar muitos outros.

Um artigo descrevendo a nova técnica aparece na revista eLife .

Imagine que vocêpudesse ler o alfabeto e a pontuação de algum novo idioma, mas não pudesse entender o que as palavras individuais significavam ou qualquer uma das regras gramaticais. Vocaª pode ler um livro e reconhecer cada letra que laª sem ter qualquer compreensão do que uma frase ou para¡grafo diz. Isso éana¡logo ao desafio enfrentado pelos bia³logos na era gena´mica moderna: sequenciar o genoma de um organismo agora éra¡pido e direto, mas entender como cada gene éregulado émuito mais difa­cil. Uma compreensão da regulação do gene éa chave para entender a saúde e a doena§a, e éimportante se quisermos um dia reaproveitar as células para que possam fazer coisas para as quais as projetamos.

"Desenvolvemos uma ferramenta geral que os pesquisadores podem usar em quase todos os organismos microbianos", diz Phillips. "Nosso sonho éque alguém como Victoria Orphan [James Irvine Professor de Ciências Ambientais e Geobiologia] pudesse descer ao fundo do oceano e voltar com uma bactanãria nunca antes vista, e podera­amos usar nossa ferramenta para determinar não apenas a sequaªncia de seu genoma, mas como ele éregulado. "

No novo manãtodo, os pesquisadores fazem perturbações sistema¡ticas no genoma e veem o que acontece. Essencialmente, o equivalente a erros tipogra¡ficos écometido no genoma e o impacto desses erros de digitação na função celular éobservado. Por exemplo, se vocêsubstituir a letra "k" na palavra "caminhar" pela letra "x" para formar "walx", a intenção da palavra original ainda serábastante clara. Este não éo caso se vocêtrocar a letra "w" por um "t" para produzir "falar". Isso sugere que a letra "w" contanãm informações importantes sobre o significado da palavra original.

Da mesma forma, fazer alterações em um genoma usando o alfabeto do DNA permite aos pesquisadores descobrir quais letras são mais importantes para o "significado" correto.

Para validar seu manãtodo, Phillips e colegas examinaram primeiro 20 genes específicos de E. coli que os pesquisadores já sabiam como ligar e desligar. O manãtodo deles caracterizou corretamente esses 20 genes. Em seguida, a equipe passou para 80 outros genes menos compreendidos para entender como eles funcionam também.

Por enquanto, o manãtodo são foi usado em células bacterianas, mas no final das contas Phillips prevaª ser capaz de examinar células eucaria³ticas (como células humanas), que são mais complexas, com uma versão modificada do manãtodo.

"Este foi um projeto de uma década apoiado pelo NIH Director's Pioneer Award e exigiu um esfora§o a¡rduo e sustentado e financiamento", disse Phillips. "Este éo tipo de projeto em que não háresultados rápidos."