Cientistas estão construindo redes de genes

Uma rede de genes que ocorre naturalmente é composta de muitos genes que interagem entre si, podendo ativar ou reprimir uns aos outros. Mas incorporado dentro de uma rede maior, a sua função pode ser difícil de estudar. A biologia sintética pode simplificar o estudo de tais interações gênicas por engenharia de circuitos análogos separados da rede de maiores dimensões.

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Créditos: COURTESY OF RICHARD MUSCAT.

Algumas conexões que aparecem nessas redes que ocorrem naturalmente foram reconstruídas em circuitos sintéticos. A autorregulação positiva (à esquerda na imagem abaixo) ocorre quando um gene é ativado pelo seu próprio produto; isto resulta na ativação retardada. (A linha preta pontilhada fornece uma comparação em relação à ativação de genes sem auto-regulação.) Por outro lado, a auto-regulação negativa ocorre quando um gene reprime a sua própria expressão (esfera do meio da imagem abaixo), o que permite a sua ativação rápida até atingir um estado de equilíbrio, e, em seguida, prevenindo a sua super expressão. Finalmente, uma combinação de vários genes pode formar um diagrama conhecido como feed-forward loop (ou, em tradução literal do inglês, “alça de alimentação para a frente”), representada à direita na imagem. Dependendo da forma como os genes são ligados, a ativação de um único gene desencadeia a ativação e repressão simultânea de um outro gene, provocando um pulso na expressão, seguido por um estado estacionário mais baixo.

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Créditos: COURTESY OF RICHARD MUSCAT.

Duas populações de bactérias interagem através de moléculas de sinalização para coordenar a expressão de proteínas fluorescentes. Ao usar a auto-regulação positiva e negativa (no topo da imagem abaixo), as oscilações são consistentes enquanto as duas populações crescem. O loop de feedback negativo da cepa repressora e o ciclo de feedback positivo da cepa ativadora reforçaram as oscilações; quando o feedback é removido a partir do circuito (parte inferior da imagem), as oscilações são menos coordenadas e propensas a falhas, assim podemos pensar em loops de feedback como mecanismos de auto-correção. Eles estão constantemente avaliando o desempenho do circuito e fazendo alterações, se necessário.

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Créditos: COURTESY OF RICHARD MUSCAT.

 

Texto traduzido de The Scientist, por Vinicius de Oliveira Mussi.

Revisado por Igor Augusto G. Cunha

Vinicius Mussi

Vinicius Mussi

Capixaba, graduado em Biomedicina, com especialização em Saúde Pública e mestre em Biociências e Biotecnologia pela UENF - Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro.
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