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Jornal da Unesp online

Genoma

Publicado em 01 janeiro 2008

Por Julio Zanella

Os avanços do Genoma Funcional


Pesquisas na UNESP analisam a influência de certos genes e seqüências genéticas nas características de animais como bois e frangos, vegetais como cana-de-açúcar e eucalipto e bactérias como a Xylella fastidiosa, além do câncer de laringe. O objetivo das investigações é, no futuro, melhorar a qualidade de espécies comerciais e produzir novos medicamentos

Na virada da década, as pesquisas genômicas se voltaram para o seqüenciamento genético, ou seja, o levantamento das seqüências de genes que formam os seres vivos. Nos últimos anos, os estudos nessa área entraram numa nova etapa, conhecida como genoma funcional, destinada à compreensão das funções que genes e suas seqüências exercem em diversos organismos, por meio da criação de proteínas. Na UNESP, as pesquisas buscam conhecer o papel que determinados genes realizam na cana-de-açúcar, eucalipto, café, frango, boi, búfalo e nas bactérias Xylella fastidiosa e Xanthomonas citrus, além do câncer de laringe. O objetivo é contribuir para a produção de drogas contra pragas e doenças e para a melhoria de diversos produtos.

No projeto voltado para o genoma funcional do boi, os pesquisadores já têm pistas de como combater algumas moléstias e aprimorar a qualidade da carne. Por meio da técnica de varredura de genes utilizada pelo grupo ligado ao professor Luiz Roberto Furlan, da Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA), câmpus de Botucatu, foram identificadas variações nas seqüências do DNA (ácido desoxirribonucleico) que indicam animais com a carne mais macia e sistema imunológico mais eficaz. "A partir da confirmação desses resultados, haverá um grande impacto nos programas de melhoramento genético do rebanho nacional", avalia Furlan, que coordena o projeto.

Uma das pragas que Furlan espera controlar é a infecção por carrapatos. A equipe comparou o material genético de bovinos mais suscetíveis e mais resistentes a tais parasitas. "No futuro, a partir do melhoramento genético, poderá ser desenvolvida uma nova geração de animais, mais tolerantes a essa praga", afirma Furlan.

A confirmação dos genes ligados à maciez da carne da raça Zebu Angus Taurus, responsável por 80% das exportações brasileiras nessa área, será realizada em exames de DNA na carne de três mil cabeças de gado. Depois disso, haverá testes em equipamentos especiais. "Além da maciez, poderemos analisar aspectos como cor, peso e quantidade de gordura", aponta Luiz Chardulo, docente e coordenador do laboratório no Instituto de Biociências (IB), câmpus de Botucatu, que participa do projeto.

Outros estudos na UNESP também se voltam para a reprodução bovina. O docente Marcelo Nogueira, da Faculdade de Ciências e Letras (FCL), câmpus de Assis, investiga um gene que interage com o hormônio luteinizante (LH) e que poderá otimizar os processos de ovulação e produção de embriões. "Achados como esse poderão auxiliar os tratamentos para melhorar a capacidade reprodutiva desses animais", destaca ele, que integra a equipe mundial de Anotação Manual do Genoma Bovino. O estudo, uma espécie de confirmação dos dados obtidos nesse setor em nível internacional, deverá ser publicado na revista Nature, em 2008.


Búfalo-do-rio

Um grupo do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (Ibilce) pesquisa uma forma de melhorar o potencial econômico do búfalo-do-rio (Bubalus bubalis). Coordenadora do projeto, a docente Maria Elisabete Jorge Amaral estuda os genes da espécie relacionados a produção de leite, resistência a parasitas, ganho de peso, fertilidade e intervalo entre partos. "São informações que, associadas a programas de melhoramento genético, poderão gerar maior retorno financeiro aos produtores", diz ela.

A carne de frango é o foco dos estudos da professora Ana Moura, da Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia (FMVZ), câmpus de Botucatu. Ela estuda a ação do IGF-I (insulin-like growth factor-I), gene relacionado ao desenvolvimento de ossos e tecidos nessas aves. Atualmente, Ana orienta o doutorado da zootecnista Clarissa Boschiero, que analisa em cerca de 700 frangos uma região do cromossomo-1 onde se localiza esse gene. "Depois da confirmação, os resultados poderão ser empregados em programas de melhoramento genético das aves", aponta Ana.

Entre as bactérias, uma equipe da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV), câmpus de Jaboticabal, coordenada pelo professor Jesus Ferro, investiga vinte genes da Xanthomonas citrus, que causa o cancro cítrico em laranjais. "Comparamos a ativação de uma série de genes da bactéria responsáveis pela produção de proteínas quando ela infecta as plantas e obtivemos cinco genes bastante interessantes", avalia Ferro, que participou, em 2002, do seqüenciamento do DNA desse microrganismo. "No futuro, deverão ser produzidos antibactericidas que inibam a ação desses genes e impeçam a reprodução da bactéria."


Transposons

No caso da Xylella fastidiosa, bactéria responsável pela praga do amarelinho, que afeta as culturas de citros, os pesquisadores conseguiram obter a imagem tridimensional da proteína Ohr. "Trata-se de uma proteína antioxidante de grande importância para a sobrevivência dessa bactéria e a infecção no hospedeiro", diz o biólogo Marcos Oliveira, do câmpus de São Vicente. "O conhecimento da distribuição dos seus átomos contribuirá para o estudo detalhado dos mecanismos de aceleração de reações químicas e poderá abrir novas perspectivas para obtenção de drogas altamente específicas no combate à bactéria." (Veja quadro.)

Em um outro estudo, pesquisadores buscam impedir que a Xylella dificulte o envio da seiva para as partes superiores da planta, afetando a formação de frutos, característica associada aos genes rpfA, rpfB e rpfC. O docente Manoel Victor Lemos, da FCAV, pretende alterá-los por meio dos transposons, genes que têm a capacidade de se mover, reproduzir-se e modificar outros genes. "Eles se enquadram em qualquer seqüência do DNA da bactéria e, por meio de técnicas laboratoriais, podem modificar suas funções", explica o especialista.

Os transposons também estão sendo estudados no genoma de três espécies de café, pela professora Claudia Marcia Carareto e pelo doutorando Fabrício Ramon Lopes, do Ibilce. O levantamento identificou 333 seqüências de genes. "Eles poderão ser utilizados como ferramentas biotecnológicas para alterar genes ou em projetos de melhoramento genético que visam solucionar problemas associados ao desenvolvimento, reprodução e resistência da planta a pragas", destaca Claudia.

Em relação à cana-de-açúcar, as pesquisas poderão proporcionar maior resistência à falta de água no solo — o estresse hídrico — e a algumas pragas. Um dos integrantes do seqüenciamento do genoma da cana-de-açúcar, o farmacêutico-bioquímico Maurício Bacci Júnior, do Instituto de Biociências (IB), câmpus de Rio Claro, identificou moléculas específicas no DNA de variedades da planta que indicam maior produção de sacarose e resistência à falta de água.

Em Jaboticabal, a docente Maria Inês Ferro analisa o funcionamento de alguns genes da cana, quando exposta à seca. "Colocamos espécies resistentes e suscetíveis a condições de estresse hídrico e acompanhamos como esses genes se comportam nessa situação", afirma. "No futuro, os resultados vão permitir que a cultura seja cultivada também em regiões de seca, como o Nordeste brasileiro", acrescenta ela, que também estuda genes envolvidos na interação da cana com as bactérias Xanthomonas albilineans e Leifsonia xyly subsp xyli.


Eucaliptos

Um dos projetos mais adiantados do genoma funcional na UNESP é o do eucalipto. As informações sobre o seqüenciamento, finalizado em 2005, sob a coordenação do geneticista do IB/Botucatu Celso Luiz Marino, estão sendo utilizadas para descrever as funções dos genes relacionados a resistência a herbicidas, reprodução, doenças, melhoramento vegetal, plantas daninhas, déficit hídrico e nutricional. "A partir de agora, cada grupo ligado a esse projeto está testando a função dos genes em campo, em programas de melhoramento genético", esclarece Marino.

Nessa etapa, foram identificados 200 genes produtores de proteínas que participam do sistema de defesa contra doenças e 15 associados a proteínas que anulam outros genes. Um dos mais importantes é o gene responsável pela resistência à praga da ferrugem. "Se estes resultados forem confirmados em campo, as mudas de plantas mais resistentes poderão ser clonadas, para serem distribuídas entre os produtores", conta Marino.

A próxima etapa do estudo, coordenada pelo docente Edivaldo Vellini da FCA, câmpus de Botucatu, vai envolver investimentos de empresas como Duratex, Suzano, Ripasa e Votorantin, além da Fapesp. Para Vellini, a integração do setor privado com pesquisadores será fundamental para o conhecimento e melhoramento dessa cultura. "A incorporação dos conhecimentos e metodologia de trabalhos genômicos e bioquímicos, sem dúvida, vai estabelecer as condições ideais para avaliação dos genes identificados", assinala.


Genoma de câncer

O combate ao câncer também pode ser beneficiado pelos estudos de genoma funcional. Em 10 genes de tumores de laringe descobertos por pesquisadores do Ibilce, um deles está associado à inibição da metástase, processo em que a doença se espalha pelo corpo. "Esse gene com função antimetastática poderá ser usado como marcador no diagnóstico da evolução da doença e ainda no desenvolvimento de drogas que poderão inibir a metástase", anuncia Jucimara Colombo, uma das integrantes do grupo coordenado pela docente Paula Rahal.

Os resultados fazem parte de uma linha de estudo do genoma funcional do câncer de cabeça e pescoço, que selecionou 200 mil seqüências de genes de diferentes tipos de neoplasias — transformações celulares que levam à formação dos tumores. Desse total, 340 seqüências foram associadas ao câncer de laringe — e 35 genes foram selecionados para testes. "Para isso, comparamos amostras de tumores de laringe com as de tecido normal", conta Jucimara.

Apesar de todo investimento nos programas genômicos, o professor Furlan adverte que os estudos ainda estão longe de obter resultados concretos. Ele explica que as funções das proteínas e do RNA, responsável pela cópia e transmissão das informações genéticas, sofrem mudanças contínuas por estímulo do ambiente, diferentemente dos genes, elementos estáticos do DNA. Um dos pioneiros nos trabalhos do genoma da Xylella, Paulo Inácio da Costa, da Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF), câmpus de Araraquara, também reconhece os avanços científicos, mas considera que pouco se evoluiu no combate efetivo à bactéria. "Até hoje, houve tentativas de transformar alguns genes associados à patogenicidade da bactéria, porém elas apenas atrasaram o aparecimento do amarelinho", comenta.


Diretor da Fapesp destaca importância dos estudos

O primeiro estudo completo de genoma desenvolvido no Brasil, o da Xylella fastidiosa, concluído em 2000, é considerado um marco para a ciência brasileira. O Programa Genoma-Fapesp envolveu 34 laboratórios do Estado. O mapeamento, que contou com a participação de cerca de 50 especialistas da UNESP, foi publicado pela revista Nature e colocou o país na vanguarda do conhecimento científico na área.

Por meio da rede Onsa (Organization for Nucleotide Sequence Analysis), um Instituto Virtual de Pesquisa mantido pela Fapesp, as pesquisas genômicas reúnem pesquisadores de vários laboratórios, em que cada grupo fica responsável pelo estudo de uma parte do DNA.

"O programa demonstrou a capacitação científica e tecnológica da comunidade científica paulista com resultados de impacto internacional, como o seqüenciamento do DNA de um importante patógeno vegetal, e contribuiu ainda para a formação de novos recursos humanos", afirma Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor-científico da Fapesp. "A partir disso, vários projetos estão sendo apoiados pela Fundação na área de genômica funcional, como o caso da cana-de-açúcar, com grande participação dos pesquisadores da UNESP."