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Sexta-feira, Maio 20, 2022

Pesquisa para levar a medicina personalizada aprimorada e compreensão da evolução – ScienceDaily

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Em artigo publicado hoje em Avanços em Ciências, pesquisadores do Departamento de Química e do Departamento de Física e Astronomia da Universidade da Califórnia, Irvine, revelaram novos detalhes sobre uma enzima chave que torna possível o sequenciamento de DNA. A descoberta é um salto para a era da medicina personalizada, quando os médicos poderão projetar tratamentos com base nos genomas de pacientes individuais.

“As enzimas tornam a vida possível ao catalisar transformações químicas que, de outra forma, levariam muito tempo para um organismo”, disse Greg Weiss, professor de química da UCI e autor co-correspondente do novo estudo. “Uma das transformações em que estamos realmente interessados ​​é essencial para toda a vida no planeta – é o processo pelo qual o DNA é copiado e reparado.”

A molécula que a equipe liderada pela UCI estudou é uma enzima chamada Taq, um nome derivado do microrganismo em que foi descoberto pela primeira vez, Garrafa térmica aquática. A molécula que a equipe liderada pela UCI estudou é uma enzima chamada Taq, um nome derivado do microrganismo em que foi descoberto pela primeira vez, Thermos aquaticus. Taq replica o DNA. A reação em cadeia da polimerase, a técnica com milhares de usos, desde testes forenses a testes de PCR para detectar COVID-19, aproveita a Taq.

A equipe liderada pela UCI descobriu que o Taq, como ajuda a fazer novas cópias do DNA, se comporta completamente diferente do que os cientistas pensavam anteriormente. Em vez de se comportar como uma máquina eficiente e bem lubrificada produzindo continuamente cópias de DNA, a enzima, explicou Weiss, age como um comprador indiscriminado que percorre os corredores de uma loja, jogando tudo o que vê no carrinho de compras.

“Em vez de selecionar cuidadosamente cada peça para adicionar à cadeia de DNA, a enzima captura dezenas de desajustes para cada peça adicionada com sucesso”, disse Weiss. “Como um comprador verificando itens de uma lista de compras, a enzima testa cada parte contra a sequência de DNA que está tentando replicar”.

É bem conhecido que a Taq rejeita qualquer item errado que caia em seu proverbial carrinho de compras – essa rejeição é a chave, afinal, para duplicar com sucesso uma sequência de DNA. O que é surpreendente no novo trabalho é a frequência com que Taq rejeita as bases corretas. “É o equivalente a um comprador pegar meia dúzia de latas idênticas de tomate, colocá-las no carrinho e testá-las quando apenas uma lata é necessária”.

A mensagem para levar para casa: Taq é muito, muito menos eficiente em fazer seu trabalho do que poderia ser.

A descoberta é um salto para revolucionar os cuidados médicos, explicou Philip Collins, professor do Departamento de Física e Astronomia da UCI, autor co-correspondente da nova pesquisa. Isso porque, se os cientistas entenderem como o Taq funciona, eles poderão entender melhor o quão preciso é o genoma sequenciado de uma pessoa.

“Cada pessoa tem um genoma ligeiramente diferente”, disse Collins, “com mutações diferentes em lugares diferentes. Algumas delas são responsáveis ​​por doenças e outras não são responsáveis ​​por absolutamente nada. Para realmente saber se essas diferenças são importantes ou de saúde – – para prescrever medicamentos corretamente – você precisa conhecer as diferenças com precisão.”

“Os cientistas não sabem como essas enzimas atingem sua precisão”, disse Collins, cujo laboratório criou os dispositivos em nanoescala para estudar o comportamento de Taq. “Como você garante a um paciente que você sequenciou com precisão seu DNA quando é diferente do genoma humano aceito? O paciente realmente tem uma mutação rara”, pergunta Collins, “ou a enzima simplesmente cometeu um erro?”

“Este trabalho pode ser usado para desenvolver versões melhoradas do Taq que desperdiçam menos tempo ao fazer cópias de DNA”, disse Weiss.

Os impactos do trabalho não param na medicina; todos os campos científicos que dependem de sequenciamento de DNA preciso se beneficiam de uma melhor compreensão de como o Taq funciona. Ao interpretar histórias evolutivas usando DNA antigo, por exemplo, os cientistas confiam em suposições sobre como o DNA muda ao longo do tempo, e essas suposições dependem de sequenciamento genético preciso.

“Entramos no século dos dados genômicos”, disse Collins. “No início do século, desvendamos o genoma humano pela primeira vez e estamos começando a entender os organismos, as espécies e a história humana com essas informações recém-descobertas da genômica, mas essas informações genômicas só são úteis se forem precisas”.

Os co-autores deste estudo incluem Mackenzie Turvey, Ph.D., ex-estudante de pós-graduação da UCI em física e astronomia, e Kristin Gabriel, Ph.D., ex-estudante de pós-graduação da UCI em biologia molecular e bioquímica. Esta pesquisa foi financiada pelo Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano do NIH.

Vídeo: https://youtu.be/96VfOrbGkcw



Fonte original deste artigo

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