O quadro de desenho em vez do saleiro: a disposição inteligente dos genes bacterianos
"Os resultados surpreenderam-nos realmente"
Bioinformáticos da Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) e da Universidade de Linköping (Suécia) descobriram que os genes dos genomas bacterianos estão dispostos numa ordem significativa. Na revista científica Science, descrevem que os genes estão organizados por função: Se se tornam cada vez mais importantes num crescimento mais rápido, estão localizados perto da origem da replicação do ADN. Assim, a sua posição influencia a forma como a sua atividade se altera com a taxa de crescimento.
Os genes estão distribuídos aleatoriamente ao longo do cromossoma bacteriano, como se estivessem espalhados por um saleiro? Esta opinião, que é defendida pela maioria dos investigadores, foi agora contestada por uma equipa de bioinformáticos liderada pelo Professor Dr. Martin Lercher, chefe do grupo de investigação de Biologia Celular Computacional da HHU.
Quando as bactérias replicam o seu material genético em preparação para a divisão celular, o processo começa num ponto específico do cromossoma bacteriano e continua ao longo do cromossoma em ambas as direcções.
O Dr. Xiao-Pan Hu da HHU, autor principal do estudo agora publicado na Science: "Durante um curto período de tempo, durante este processo, há mais cópias dos genes localizados mais perto da origem da replicação do que dos localizados mais longe. Por conseguinte, os genes próximos da origem podem ser Leia mais Bioinformatics: Publicação frequente na Science".
"Estabelecemos que estes genes são particularmente importantes para o crescimento celular - por exemplo, aqueles cujos produtos montam as proteínas das bactérias", acrescenta o Professor Lercher, autor correspondente do estudo. Em contrapartida, os genes raramente necessários nas fases de crescimento encontram-se geralmente na extremidade oposta do cromossoma, onde são duplicados tardiamente.
Os investigadores utilizaram métodos bioinformáticos e matemáticos para analisar as posições de mais de 4400 famílias de genes em mais de 900 espécies bacterianas diferentes. Descobriram que o posicionamento dos genes ao longo do cromossoma deve ter surgido como consequência da pressão evolutiva, uma vez que as bactérias que conseguem crescer de forma particularmente rápida como resultado de genes colocados de forma óptima têm uma vantagem evolutiva.
Dr. Hu: "Compreendemos agora melhor como as bactérias controlam os seus genes. Os resultados surpreenderam-nos muito. Fornecem uma excelente explicação de um aspeto importante da evolução bacteriana: O posicionamento genómico correto deu às bactérias existentes hoje uma vantagem sobre as suas rivais".
Lercher fala de outras aplicações potenciais: "Este conhecimento pode também ajudar a conceber bactérias sintéticas mais eficientes, por exemplo, para aplicações biotecnológicas ou médicas".
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