Notícia

Revista Globo Rural

Por dentro da cana

Publicado em 01 julho 2000

Por Por Renata Paiva
Grupo de 120 pesquisadores em 21 laboratórios paulistas empenha-se em desvendar o patrimônio genético da planta. O trabalho começou com uma bactéria de estrutura simples mas capaz de fazer enormes estragos nos pomares de cítricos. Um grupo de 190 pesquisadores e de 21 laboratórios de São Paulo concentrou-se durante quase três anos esquadrinhando o código genético da bactéria Xylella fastidiosa, a causadora do amarelinho, doença que traz sérios prejuízos para os produtores de laranja do país. A vitória foi anunciada em janeiro passado, quando os cientistas completaram o trabalho: pela primeira vez no mundo, todo o genoma de um patógeno vegetal foi mapeado. Antes de completado o trabalho, os pesquisadores já haviam assumido um outro desafio, muito mais difícil. Em vez de uma praga, uma das plantas mais importantes para a economia do país. a cana-de-açúcar, é agora o alvo. A meta é investigar as funções dos genes contidos nas células da planta, um organismo bem mais complexo, com o número de cromossomos maior até mesmo que o do ser humano. Como os cientistas de todo o mundo, os brasileiros também estão empenhados em enfrentar o ambicioso desafio de mapear o genoma, constituição genética que caracteriza cada ser vivo. Pesquisando de bactérias até o organismo humano, muitas equipes de cientistas dedicam-se.com investimentos de milhões de dólares, ao estudo dos mecanismos da vida intracelular. As ferramentas estão disponíveis e a genética genômica deve ser o ramo do conhecimento que vai apresentar os avanços mais decisivos para a ciência no início do século 21. Na agricultura, o genoma de várias plantas já é objeto de trabalhos de mapeamento e importantes descobertas já foram anunciadas (leia "Arroz decifrado") idéia de decifrar o genoma da cana-de-açúcar partiu do Centro de Tecnologia da Copersucar - Cooperativa dos Produtores de Cana. Açúcar e Álcool do Estado de São Paulo, em meados de 1998. Na ocasião, as investigações sobre o material genético da Xylella fastidiosa estavam bem adiantadas e o sucesso do projeto fez com que sua financiadora, a fapesp - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, anunciasse o interesse em investir em outras pesquisas do gênero. A Copersucar apresentou uma proposta à instituição para incluir a cana-de-açúcar no seu Programa Genoma, com um forte argumento para isso: um quarto de toda a cana-de-açúcar produzida no mundo é colhido no Brasil, sendo que só no Estado de São Paulo responde por 60% desse total. Seria o primeiro projeto nacional a tornar conhecidos os genes de uma planta. Feito raro, inclusive nos países mais ricos do mundo. Com um orçamento de 8 milhões de dólares, os trabalhos iniciaram-se em julho de 1999 e têm se desenvolvido com tamanha rapidez que deverão ser concluídos antes dos três anos previstos. A Fapesp arcou com cerca de 95% dos recursos para a pesquisa, cabendo os 5% restantes à cooperativa. Os conhecimentos obtidos com o primeiro projeto da equipe paulista contribuíram para que os trabalhos evoluíssem mais rapidamente, embora a metodologia utilizada para investigar o genoma da cana seja um pouco diferente. Ao contrário do projeto da Xylella, em que o único cromossomo da bactéria foi completamente mapeado e só depois de terminada essa primeira fase é que os genes contidos no DNA começaram a ser interpretados, o caso da cana, devido à complexidade de seu material genético, obrigou os pesquisadores a lançar mão de outra estratégia. Eles só levam em conta os genes que realmente desempenham uma função no desenvolvimento celular, chamados pelos cientistas de genes expressos. Em compensação, os quase 120 pesquisadores do projeto da cana procuram definir, ao mesmo tempo, esses genes e suas utilidades. O trabalho de identificação e seqüenciamento desse material genético é árduo. Pode ser comparado à tarefa de organizar o texto de um livro cujo conteúdo nos fosse dado aos pedaços, páginas e páginas preenchidas por caracteres aparentemente sem sentido, como num jogo de caça-palavras (leia "Segredo da vida"). Teríamos que separar cada grupo de fonemas com significado (genes) para depois agrupá-los numa frase e ir compondo assim o texto. Para se conhecer o genoma de um indivíduo, é necessário determinar a freqüência com que as bases nitrogenadas (letras) se repetem ao longo do DNA. Essa seqüência é única para cada organismo e dentro dela é que estão reunidos os genes que definem todas as suas características. No genoma da cana, o que os pesquisadores fazem é isolar apenas os genes responsáveis pela síntese de proteínas, desprezando todo o restante do material genético contido no DNA. Para organizar esse acervo, os 21 laboratórios de bioinformática envolvidos no projeto recebem cópias de trechos do DNA extraídos de diferentes tecidos celulares da cana e. através de uma técnica conhecida como EST (do inglês. Expressed Sequence Tags), os pesquisadores fazem o seqüenciamento dos genes expressos, ou a parte mais importante do DNA. Feita essa leitura, os laboratórios enviam as informações ao banco de dados do Centro de Biologia Molecular e Engenharia Genética da Unicamp - Universidade Estadual de Campinas. SP, e lá são realizadas várias análises comparativas com outros bancos de dados internacionais. A informação obtida fica à disposição dos demais laboratórios para que as seqüências sejam "garimpadas" pelos pesquisadores de acordo com sua área de interesse, como, por exemplo, suscetibilidade a determinadas doenças, resistência ás condições de soca, absorção de nutrientes, teor de sacarose etc. "Deveremos ter todos esses genes traduzidos e precisaremos de gente que olhe para essas seqüências e diga: isso faz sentido", diz William Lee Burnquist, gerente de Fitotecnia do Centro de Tecnologia da Copersucar. No grupo de pesquisa, cada cientista trabalha dentro de sua especialidade. Ligados ã rede Onsa, um laboratório virtual que hoje conta com cerca de 50 unidades no Estado de São Paulo, esses especialistas são um exemplo de trabalho interdisciplinar, algo essencial para se fazer ciência atual-mente. Até agora, foram gastos cerca de 2.5 milhões de dólares e já estão descritos duas vezes e meia mais genes do que o previsto. "Esperávamos ter 60 mil seqüências até julho de 2000 e, em maio, já tínhamos 123 mil", conta Paulo Arruda, da Unicamp, o coordenador do projeto. Os pesquisadores esperam identificar em torno de 50 mil genes, ou cerca de 300 mil seqüências, já que muitas leituras feitas são redundantes ou incompletas. "Claro que a experiência com o genoma da Xylella foi decisiva para essa performance", lembra Arruda. O alcance do projeto vai alem das fronteiras paulistas. As instituições de amparo à pesquisa de dois Estados. No interior do núcleo de cada célula está contido seu patrimônio genético, uma espécie de livro da vida que guarda em seus capítulos (os cromossomos) mensagens essenciais para fazer o organismo funcionar. Os genes, unidades hereditárias que determinam as características de todos os seres vivos, são os responsáveis pela transmissão dessas informações, funcionando como as palavras desse suposto texto. Esses genes estão dispostos ao longo da molécula de DNA, representadas por duas fitas que estão ligadas pelos nucleotídeos ou bases nitrogenadas, constituindo uma espécie de escada em forma de dupla hélice. Para desempenharem sua função na célula, os genes dependem de uma outra molécula, o RNA mensageiro (mRNA), que é uma copia de trechos de uma das fitas do DNA. O mRNA deixa então o núcleo da célula, dirigindo-se para o citoplasma onde fabricará as proteínas, os "tijolos" da estrutura dos seres vivos e responsáveis também por todas as reações químicas do organismo. Elas são formadas a partir do agrupamento dos aminoácidos, compostos por nucleotídeos. O trabalho de seqüenciamento da cana-de-açúcar começa com a extração de células de diferentes tecidos da planta. A partir daí, consegue-se isolar os mRNAs responsáveis pela síntese das proteínas desses tecidos e. após convertê-los em moléculas de cDNA (DNA complementar ao mRNA) é possível cloná-los em bactérias. Nesse processo obtém-se milhares de bactérias, cada uma contendo uma molécula de cDNA correspondente a cada um dos genes expressos nos diferentes tecidos da planta. Essas bactérias são mostradas ao acaso, e a molécula de cDNA contida em cada uma delas é seqüenciada. Quanto mais moléculas são seqüenciadas, maior é a informação genética obtida de um determinado tecido. Com isso, pode-se dispor de uma quantidade enorme de informações sobre as funções dos genes e por conseguinte as reações químicas que acontecem em cada tecido na planta. O mapeamento total do DNA, processo semelhante ao realizado no projeto Genoma Humano, não é efetuado neste caso. O método utilizado no projeto Cana-de-açúcar permite aos pesquisadores conhecer apenas os chamados genes expressos, ou o genoma funcional da planta. Pernambuco e Alagoas, nos quais a produção açucareira tem grande tradição e importância, firmaram convênio como a Fapesp e de verão engrossar o grupo de cientista. As conclusões desse trabalho, no entanto, tocam num ponto polêmico da pesquisa moderna: a propriedade intelectual. A Fapesp, como financiadora do projeto, é que irá negociar as futuras patentes oriundas de prováveis descobertas ao longo do trabalho. Mas tanto o pesquisador como a instituição participante terão direito a uma parte desse bolo. A lei brasileira determina que a patente - descobertas científicas com uso e valor comercial - seja dividida em iguais partes entre o pesquisador, a instituição e a agência e fomento. "A Fapesp terá a titularidade da patente. E ela que fará as negociações e compartilhara os lucros na proporção de um terço para cada parceiro", explica José Fernando Perez, diretor científico da fundação. O que os resultados dessa pesquisa podem representar para a agricultura brasileira, mais precisamente para os produtores de cana, é algo ainda impossível de ser determinado. "Para o produtor, a pesquisa significa uma promessa e a esperança de que a ciência poderá decifrar todos os mistérios dessa planta", afirma o diretor científico da Fapesp. A identificação do genoma funcional da cana pode servir como uma sólida base de apoio para inúmeras pesquisas posteriores, facilitando trabalhos que resultem em aplicações práticas no campo, como variedades mais produtivas e resistentes a pragas e doenças. CAMPO É PRIORIDADE Agricultura em destaque no projeto Genoma A Fapesp - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, é uma das ilhas de excelência entre as instituições que dependem do dinheiro público no Brasil. Criada em 1962, nunca lhe faltaram recursos para financiar projetos científicos. A Fundação sobrevive do repasse anual de 1% da receita tributária do Estado - em 2000, serão 200 milhões de reais -, e ainda conta com um patrimônio rentável de 180 milhões de reais anuais, fruto da aplicação dos 10 milhões de dólares recebidos do governo na ocasião da sua criação. "Temos procurado, dentro do universo da pesquisa, identificar gargalos, desafios. oportunidades. O programa Genoma é um deles", diz seu diretor científico, o físico José Fernando Perez. O orçamento destinado a esse programa é de 35 milhões de dólares, aplicados em quatro projetos, três deles voltados para a agricultura. O primeiro deles, o da bactéria Xylella fastidiosa, teve o seqüenciamento genético concluído em janeiro último. Na mesma linha, a instituição investe também na identificação do patrimônio genético do Xanthomonas citri, bactéria causadora do cancro cítrico, outra doença comum aos cítricos, que produz sérios prejuízos à cultura. Os demais projetos de pesquisa genômica são os da cana-de-açúcar e outro do câncer, no qual serão investigados os genes humanos que estão relacionados à doença. O seqüenciamento genético da Xylella fastidiosa, bactéria causadora da clorose variegada dos citros (CVC), ou amarelinho, doença que afeta atualmente cerca de um terço dos pomares de cítricos paulistas, é o maior projeto científico já realizado no Brasil. Concluído cerca de quatro meses antes do prazo previsto, consumiu 15 milhões de dólares. Parte desses recursos foi utilizada para equipar os 35 laboratórios de bioinformática - a rede Onsa, sigla em inglês da Organização para Seqüenciamento e Análise de Nucleotídeos -, que fecharam o genoma da bactéria e que atualmente estão ocupados nos demais projetos do programa da Fapesp. A instituição paulista financiou 98% do dinheiro investido e os 2% restantes vieram do Fundecitrus - Fundo Paulista de Defesa da Citricultura, que também colabora com 5% dos 5 milhões de dólares destinados à pesquisa do Xanthomonas citri. De outubro de 1997 a janeiro de 2000, os cerca de 190 cientistas envolvidos no projeto Xylella conseguiram determinar os 2.7 milhões de nucleotídeos do cromossomo da praga agrícola. O feito inédito mereceu reconhecimento público dos governos federal e paulista, além da publicação dos resultados na revista britânica Nature, a mais prestigiada publicação de divulgação científica do mundo. A empresa norte-americana Monsanto gastou, só na década de 90, cerca de 4 bilhões de dólares em pesquisas na área de biotecnologia voltada para a agricultura. Um de seus projetos, iniciado há aproximadamente cinco anos, a partir de um convênio com a Universidade de Washington, resultou no rascunho do que seria o genoma completo do arroz, um dos três cereais básicos da alimentação humana, cuja produção anual é da ordem de 500 milhões de toneladas, 92% vindos do continente asiático. Cerca de 85% do patrimônio genético da planta já estão seqüenciados e a Monsanto resolveu doar a pesquisa para o Projeto Internacional de Seqüenciamento do Genoma do Arroz, um consorcio entre dez países: Japão, China, Coréia do Sul, Índia, Taiwan, Tailândia, França, Reino Unido, Canadá e Estados Unidos. Estima-se que o mapeamento completo do arroz esteia disponível para a comunidade científica mundial em três anos. Esses resultados deverão ser aplicados em melhoramento genético da planta e a multinacional norte-americana provavelmente terá prioridade para o uso comercial dessa pesquisa, segundo o diretor comercial da Monsanto do Brasil. Belmiro Ribeiro da Silva Neto. Atualmente, a empresa está investigando o genoma de outros produtos agrícolas, como a soja (o trabalho mais antigo), o trigo, a canola e a batata. "O estudo com o arroz trouxe boas perspectivas para as pesquisas com todas as gramíneas, como o trigo, o milho e a cana", diz Silva Neto. ARROZ DECIFRADO Os investimentos atuais em projetos que pretendem desvendar os mistérios da vida intracelular dão a tônica de como será a ciência no século 21. Envolvem pesquisadores de instituições públicas e empresas privadas de diversos países do mundo. O mais ambicioso deles é o genoma humano, mas organismos menos complexos como vírus, bactérias, fungos e Plantas, alem de várias espécies animais, recebem a atenção dos biólogos moleculares e dos geneticistas. No campo da agricultura, investem-se grandes quantias em pesquisas genômicas de plantas. O conhecimento de seu patrimônio genético deverá facilitar os trabalhos posteriores dos cientistas para torná-las mais produtivas, mais adaptadas e mais resistentes às pragas e doenças Viveiro de mudas no centro da Copersucar: conhecimento do genoma vai ajudar trabalho de melhoramento