As roupas novas do gene – Darwinianas

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14/03/2017 As roupas novas do gene – Darwinianas
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Darwiniana
toda a terça-feira
A roupa nova do gene
A compreenão atual do itema genômico no ditancia da vião
poderoa que a dupla hélice e o dogma central da iologia molecular
no propiciaram, e no lançam na aventura de encontrar uma nova
vião, que eja igualmente poderoa
m 1953, Jame Waton (1928-) e Franci Crick (1916-2004) apreentaram um
modelo que explicou a etrutura do DNA, o modelo da dupla hélice, que
etaeleceu eta molécula como a ae da herança iológica. Como dicute
Rudolf Haumann, em eu livro ore a hitória da iologia molecular, até a
pulicação do modelo da dupla hélice, ainda havia deate na comunidade
científica ore qual molécula preente no cromoomo eria a ae da herança, o
DNA ou a proteína. Foi omente então que, uma vez etaelecido o DNA como
ae material da herança, uma vião realita ore o gene, como uma unidade
etrutural e funcional que era parte dea molécula, ganhou larga aceitação. 
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Até então prevalecia na comunidade científica uma vião intrumentalita ore
o gene, de acordo com a qual o gene é uma ferramenta para fazer cálculo
experimentai, em er aumida qualquer hipótee de correpondência com a
realidade, como já dicutimo aqui no Darwiniana. Deta perpectiva
intrumental, podia er aceita uma premia importante para o etudo da
genética da primeira metade do éculo XX, a de um mapeamento imple entre
genótipo e fenótipo: um gene podia er aumido como determinante do
fenótipo ou de uma diferença fenotípica (no termo de Mo, um gene-P). O
gene era, nea época, inferido a partir do fenótipo e cumpria papel fundamental
na previão e explicação do padrõe de herança.
É claro que geneticita aiam que o deenvolvimento tem uma natureza tal que
não permite aumir relação tão imple entre gene e caracterítica. A longa
polêmica ore a explicação do deenvolvimento, opondo teoria da epigênee e
da pré-formação, havia ido decidida a favor da primeira, como dicutido num
intereante texto de Jane Maienchein:  a forma do organimo adulto não etava
preente, em miniatura, no gameta ou no zigoto, ma tinha origem
gradualmente, ao longo do proceo de deenvolvimento. Aim, não era poível
aumir, em termo realita, que alguma caracterítica do adulto poderia etar
pré-formada no genótipo, ela deveria formar-e gradualmente, durante o
deenvolvimento. Não epanta, então, que geneticita como Thoma Hunt
Morgan (1866-1945) e opueem a ideia determinita ore o papel do
genótipo. Uma premia determinita podia er aumida, ma omente e o gene
foe interpretado em termo intrumentai, e não realita.
O gene era empregado na genética cláica para explicar diferença entre
fenótipo por meio de diferença entre genótipo. te continua endo o
fundamento de etudo de aociação genótipo-fenótipo até hoje: trata-e de
explicar a variação de um fenótipo de interee numa população com ae na
variação genética, etaelecendo-e que percentual da primeira é explicado pela
variação da egunda. te é um ponto muito importante para entender a
explicaçõe genética, ore o qual já falamo aqui no log, ma não cuta initir:
quando no referimo a “gene para” caracterítica, não etamo propondo
explicaçõe que relacionam gene a fenótipo de um organimo individual,
etamo explicando diferença oervada em fenótipo do organimo com
ae em diferença no gene do organimo.
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Gene ão, deta perpectiva, diferença que produzem diferença. Gene
intrumentai (“gene para”) podem dar vez a hipótee funcionai que no levem
a elucidar o papel de gene no deenvolvimento de caracterítica. Ma ao
invetigarmo tai hipótee já não etamo mai tratando de gene que
determinam caracterítica. tamo tratando de gene moleculare que
participam de proceo complexo atravé do quai caracterítica têm origem
no deenvolvimento. Podemo aumir um princípio de paridade caual: gene,
fatore epigenético, fatore amientai, ão igualmente importante no
deenvolvimento do traço, como é dicutido por Paul Griffith e Ro Knight.
Quando etamo lidando com o gene molecular, temo uma ituação muito
ditinta daquela do gene intrumental: memo que uma mudança epecífica de
um nucleotídeo no DNA poa reultar numa mudança notável num traço, muito
ítio no DNA, muita etrutura e proceo na célula e no organimo etão
envolvido na cauação complexa de um traço. Por exemplo, uma criança não é
acometida por fenilcetonúria apena porque exie certo alelo mutante, ma
tamém devido à dieta, um fator ocioamiental. Logo, preença de fenilananina
na dieta é tão importante quanto a preença de um alelo mutante, ama etão em
paridade caual.
A aceitação de uma vião realita ore o gene, a partir da dupla hélice, levou a
uma grande confuão entre gene molecular e gene intrumental, uperpondo-e
ao conceito molecular do gene uma interpretação do gene advinda da genética
cláica, fazendo com o gene molecular foe entendido como e determinae
fenótipo. O “dogma central” da iologia molecular, introduzido por Crick em eu
artigo eminal “ore a íntee proteica” (On protein nthei), teve papel
importante na contrução dea leitura determinita. Como todo devem aer, o
“dogma central” da iologia Molecular conite na ideia de um fluxo de
“informação” do DNA até a proteína (ma não em entido contrário). a ideia
foi frequentemente relacionada a ideia determinita, como motra a
apreentação do dogma como “DNA faz RNA, RNA faz proteína, a proteína no
fazem (vejam um exemplo aqui). O próprio Crick coniderava inadequada ea
verõe implita do dogma. Contudo, não parece fortuito que formulaçõe
determinita do dogma ejam comun. Como dicutem William echtel e
Andrew Hamilton, em artigo de 2007, o dogma central implica uma vião gene-
cêntrica e reducionita, de acordo com a qual tanto fenótipo moleculare quanto
caracterítica manifeta em nívei uperiore da organização iológica, em
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tecido, itema orgânico, organimo, ão explicado em termo genético. m
eu termo, o DNA e torna uma epécie de reervatório de onde flui toda
“informação” numa célula ou organimo!
É fundamental, para uma compreenão apropriada do papel do gene no
itema vivo, diferenciar gene intrumental de gene molecular, como
dicutimo em potagem anterior. No entanto, até ano recente, era difícil ter
clareza da importância dea ditinção diante de uma vião tão poderoa do gene
como a que foi contruída pela iologia molecular, na eteira da dupla hélice. O
gene não era difícil de er entendido conforme uma definição que ainda hoje
domina a ciência ecolar: um trecho de DNA que codifica um produto funcional
(uma cadeia polipeptídica única ou molécula de RNA funcional). A eta definição,
oma-e com frequência a ideia de que ee trecho de DNA determina uma
caracterítica. Pronto, ei aí a confuão entre gene intrumental (interpretado de
maneira determinita apena porque é intrumental) e um gene molecular (que,
e interpretado de modo realita, não determina fenótipo por i ó). Uma
definição encontrada no gloário de Cell and Molecular iolog: Concept and
xperiment, de Karp, ilutra em ea confuão: “Gene: m termo não-
moleculare, uma unidade de herança que governa o caráter de um traço
particular. m termo moleculare,um egmento de DNA contendo a informação
para um polipeptídio ou molécula de RNA única, incluindo regiõe trancrita
ma não-codificante”. É muito difícil que alguém entenda claramente o que
ignifica falar em “gene para caracterítica” e falar em “gene molecular” com
uma definição como eta.
m vita dea confuão, podemo coniderar intereante que o gene molecular
eteja, por aim dizer, derretendo diante de noo olho. Dede o ano 1970,
vário achado da pequia genética, molecular e genômica têm deafiado noa
compreenão do gene.
ntre ee achado, temo o gene interrompido, no quai a equência de
DNA é trancrita num pré-RNA, a partir do qual o trancrito final, ou RNA
maduro, é produzido por um proceamento regulado. Gene interrompido
apreentam regiõe que formam parte do mRNA maduro apó proceamento,
chamada de éxon, e regiõe que não ão parte do mRNA maduro, o íntron.
Contudo, a fronteira de éxon e íntron podem variar e diferente éxon podem
er cominado no RNA maduro, acarretando a produção de proteína ditinta.
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te é o fenômeno da emenda ou plicing alternativo, que tamém deafia noo
entendimento do gene. Como ele leva à expreão de múltiplo produto a
partir de uma região de DNA, ele rompe com o potulado de uma relação unitária
entre gene e produto gênico, que era parte do entendimento do gene
molecular. le etá tamém relacionado a uma da caracterítica mai notávei
do animai, uma maiva expanão do número de proteína (proteoma) em
aumento correpondente do número de gene (genoma), uma economia
favorecida pela eleção natural: por exemplo, o gene Dcam em droófila pode
dar origem a até 30.016 produto diferente. É um fenômeno comum: de 92 a 94%
do gene humano ofrem emenda alternativa.
Um último exemplo é a chamada herança epigenética não-mendeliana de
informação extragenômica ou “retauração genética”, por meio da qual planta e
animai podem reecrever eu DNA com ae em RNA herdado da geraçõe
paada, deafiando não omente noo entendimento do gene ma tamém
noa concepção de herança. te é um do fenômeno invetigado na
epigenética, que tem motrado como padrõe de expreão gênica ão
modificado pelo amiente e pela experiência, diolvendo quetõe relativa à
importância da natureza ou da cultura/experiência na origem de caracterítica,
como dicute David . Moore em “O genoma em deenvolvimento” (The
developing genome). Ma nee cao algo mai radical do que uma mudança no
padrão de expreão gênica ocorre: o próprio DNA etá endo reecrito!
tamo diante de novo tempo. Como Mike mith ecreveu, eta não é mai a
genética do tempo de eu avó. Ma é mai grave ainda! ta não é nem memo a
genética que você aprendeu há mero dez ano atrá. Vivemo hoje na genética,
iologia molecular e genômica algo imilar ao que a comologia experimentou
quando foi propota a exitência da matéria e da energia ecura: achávamo que
aíamo tanto, ma decorimo que tudo que aíamo era de uma porção
limitada do que exite no univero. Do memo modo, contruímo noo
entendimento do genoma invetigando regiõe do DNA que correpondem a
meno de 2% dea molécula, o gene que codificam proteína. Hoje aemo,
contudo, que o retante dea molécula não é contituído por DNA lixo (ou, ao
meno, não por DNA lixo apena), ma por regiõe trancrita em RNA de
diferente tipo, com diferente funçõe celulare, epecialmente regulatória.
ta é a matéria ecura do genoma e etamo apena começando a compreendê-
la. Ma ante que alguém declare o limite da ciência e o começo do mitério, é
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om lemrar que noo conhecimento egue crecendo, por meio da oa e velha
ciência, que tem no levado a entender cada vez mai o genoma, tanto em ua
regiõe codificante quanto em ua matéria ecura.
O deenvolvimento da última década propiciam uma oportunidade ímpar
para penar ore genoma de maneira mai dinâmica e meno reducionita,
ditanciando-no da vião poderoa que a dupla hélice e o dogma central no
propiciaram, lançando-no na aventura de encontrar uma nova vião, que eja
igualmente poderoa.
Charel N. l-Hani
(Intituto de iologia/UFA)
PARA AR MAI:
l-Hani, C. N. (2007). etween the crond the word: the crii of the gene
concept. Genetic and Molecular iolog 30: 297-307.
Keller, . F. (2002). O éculo do gene. elo Horizonte: Criálida.
Moore, D. . (2015). The developing genome. Oxford: Oxford Univerit Pre.
Mo, L. (2003). What gene can’t do. Camridge, MA: The MIT Pre.
Oama, . (1985). The ontogen of information. Durham, NC: Duke Univerit
Pre.
Portin, P. (2009). The eluive concept of the gene. Heredita 146: 112–117.
hapiro, J. A. (2009). Reviiting the central dogma in the 21t centur. Natural
Genetic ngineering and Natural Genome diting: Annal of the New York
Academ of cience 1178: 6-28.
mith, M. U. (2014). It’ not our grandmother’ genetic anmore! The American
iolog Teacher 76: 224-229.
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5 comentário em “A roupa nova do gene”
Angela Maria Freire
novemro 15, 2016 à 3:39 pm
Como empre, luz na ecuridão dee tempo de treva em que etamo
mergulhado… Adoro ete log! Valeu, Charel.
Autore Darwiniana
novemro 17, 2016 à 6:22 pm
Oi Ângela, 
Legal aer que o texto etão produzindo alegria e alento. O tempo ão difícei
para a humanidade, ma é om aer que, apear de tudo, noo conhecimento
egue crecendo, incluive para motrar o limite do que já aemo. O que
empre me epanta é tanta gente com tanta convicção diante de um mundo tão
complexo, natural e ocialmente.
Figura: A vida tem ua matéria negra. (De: http://new.cnr.fr/article/life-ha-
it-dark-matter)
Darwiniana novemro 15, 2016 ducação, Filoofia da Ciência, Genética, Hitoria da Ciência
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Araço 
Charel
João Paulo Franco Cairo
novemro 17, 2016 à 7:53 pm
Muito om texto profeor!  ainda vejo no comentario profeora Angela
cheio de ânimo! into muita audade da aula de amo, vc foram minha
referência durante a graduação e impulionaram dentro de mim uma
curioidade científica e filoofica ainda maior! Depoi do doc terminado vejo
como amo foram importante! 
Um Forte araco! 
Joao Paulo io2003.1
Autore Darwiniana
novemro 20, 2016 à 1:58 am
Oi João Paulo,
Que legal que tem eguido o log. Fiquei feliz demai pela ua menagem.
e reconhecimento de noo traalho como profeore é da melhore
coia na carreira! 
Depoi conte-no por onde anda, apó o doutorado. 
eguimo no vendo aqui pelo log.
Araço 
Charel
Pingack: xplorando a matéria ecura do genoma – Darwiniana
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Darwiniana  log no WordPre.com./