SNPs MUITAS VEZES SILENCIOSOS MAS NEM POR ISSO SEM EFEITO

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SNPs: MUITAS VEZES SILENCIOSOS, MAS NEM POR ISSO SEM EFEITO
Igor Santos - UFRPE
O que são os SNPs no DNA dos indivíduos (Single Nucleotide Polymorphism)?
Polimorfismos de um único nucleotídeo (SNPs) são trocas ocorridas no DNA onde um nucleotídeo é trocado por outro qualquer (A/T, A/G, A/C, G/C, G/T) e vice-versa (Pennisi, 1998). Essas modificações pontuais nas seqüências de DNA são encontradas tanto nas regiões do genoma codificantes de proteínas (éxons – genes) quanto nas não codificantes (íntrons). Lembremos que o código genético é degenerado, isso indica que a maioria dos aminoácidos – constituintes das proteínas – são representados por mais de uma trinca de bases de nucleotídeos (códons). Códons diferentes que codificam o mesmo aminoácido são considerados sinônimos. Muitos SNPs são denominados de "silenciosos" porque resultam em substituições sinônimas de códons. Esses SNPs silenciosos não alteram a composição de aminoácidos da proteína resultante. Tem sido largamente assumido que tais mudanças não exercem nenhum efeito distinguível na função gênica ou no fenótipo do indivíduo modificado. Contudo, é de grande importância estudar os SNPs (silenciosos ou não) porque eles podem ser utilizados como marcadores moleculares de predisposição do indivíduo a certos tipos de doenças, dentre elas o câncer, ou ainda como alvos terapêuticos no desenvolvimento de novas drogas.
Então é levantada a questão: os SNPs silenciosos são realmente sempre silenciosos?
De acordo com Kimchi-Sarfaty et al., 2007 os SNPs silenciosos podem afetar o dobramento das proteínas in vivo e conseqüentemente afetar sua função.
Como isto é possível?
O princípio original dos cientistas Beadle e Tatum “um gene, uma enzima” (essência da clássica visão da estrutura e função do gene) desmoronou tão depressa quanto foi formulado. Processos celulares foram descobertos tais como o splicing (emendas) alternativo do RNA e as modificações co- e pós-traducionais das proteínas. Contudo, é amplamente aceito que um único RNA mensageiro (mRNA) que codifica uma cadeia polipeptídica com uma seqüência de aminoácido definida dará origem a proteínas idênticas em termos de estrutura e atividade (Komar, 2010). Isto se assumirmos que essas proteínas foram submetidas às mesmas co- e pós-traducionais modificações na célula. Esta suposição é baseada no princípio de Anfinsen que afirma que “a informação necessária para especificar a estrutura tridimensional nativa (ou seja, a estrutura final ativa após todos os processos de modificações celulares) de uma proteína – o que define em grande parte a sua função – está contida exclusivamente em sua seqüência de aminoácidos”. Embora estes dois princípios possam ser aplicados a uma variedade de genes e proteínas, uma cadeia polipeptídica pode existir numa célula em conformações alternativas, realizando funções ou atividades diferentes sendo chamadas de isoformas (formas semelhantes, porém levemente diferentes de uma mesma proteína). Os mecanismos moleculares que podem conduzir ao dobramento espacial de uma cadeia polipeptídica in vivo em conformações alternativas são, na sua maioria, ainda obscuros.
Existem fatores celulares in vivo que afetam a conformação final de uma proteína?
O caminho que algumas proteínas seguem para se dobrar é afetado pelas taxas de tradução de certas regiões dos mRNAs in vivo. Foi teorizado que certas seqüências gênicas estão envolvidas no controle da taxa de alongamento da tradução, de tal forma que, a síntese de algumas porções das cadeias polipeptídicas crescentes nos ribossomos é separada temporalmente, algumas ocorrendo mais rápidas ou mais lentas que outras. A taxa de tráfego do ribossomo pelo mRNA é conhecida por não ser uniforme e principalmente modulada tanto pela degeneração geral do código genético (isto é, pelo uso de códons sinônimos) quanto pela disponibilidade na célula de tRNAs (RNAs aminoacil de transferência – RNA Transportador) cognatos que circundam o ribossomo durante a tradução prontos para entregarem os aminoácidos requeridos pelo mRNA. Dentro de muitos organismos a quantidade de tRNAs cognatos é diretamente proporcional à freqüência de aparecimento de certos códons (Komar, 2010). Dessa forma, códons raros (aqueles códons que requerem tRNAs que não se encontram em abundância na célula) parecem ser lentamente traduzidos, enquanto códons freqüentes são rapidamente traduzidos devido a maior disponibilidade de tRNAs para esses códons, a isto dá-se o nome de cinética de tradução. A não uniformidade temporal na cinética de tradução deveria ser evitada para que ela não promovesse interações não desejadas na cadeia polipeptídica crescente, gerando conformações ineficientes de uma mesma proteína. Isto asseguraria um alto rendimento das proteínas com dobramentos corretos.
Estas hipóteses são difíceis de serem provadas utilizando sistemas vivos porque existem vários mecanismos celulares que se livram de proteínas deformadas ou dobradas incorretamente. Além da falta de capacidade de controlar eventos tais como a tradução no momento em que estão ocorrendo na célula. Isto torna ainda mais importante os resultados obtidos por Kimchi-Sarfaty et al., 2007. Eles mostraram que combinações de três SNPs (C1236T, G2677T e C3435T) descritos para o gene MDR1 alteram a atividade da P-Glicoproteína (P-gp). Essa é uma proteína com múltipla atividade transmembranar como bomba transportando várias drogas para fora das células. Desse modo modificações na sua função podem reduzir a eficácia dos tratamentos por quimioterapia. Eles constataram que certos inibidores da P-gp são menos eficazes contra células que possuíam duplos polimorfismos (C1236T-G2677T, C1236T-C3435T, e C3435T-G2677T) ou triplos (C1236T-G2677T-C3435T). Isto sugere que estas proteínas tiveram suas conformações alteradas. Os polimorfismos C1236T e C3435T não alteram a seqüência de aminoácidos da P-Glicoproteína. O polimorfismo C1236T muda um códon GGC para GGT na posição do aminoácido 412 do polipeptídeo (neste caso ambos codificam glicina) e o polimorfismo C3435T modifica ATC para ATT na posição 1145 (ambos codificam isoleucina). No entanto, ambos os polimorfismos geram alterações na frequência para códons raros, podendo assim retardar o tráfego do ribossomo pelo mRNA nas regiões correspondentes. Experimentos de proteólise limitada e o uso de um anticorpo monoclonal sensível a conformação estrutural revelaram diferenças estruturais entre a proteína do tipo selvagem e as células polimórficas. Experimentos de mutagênese de códons sinônimos em determinados genes também apóiam a hipótese de que uma cinética de tradução alterada do mRNA pode afetar a conformação final da proteína. Por outro lado, pode-se pensar ainda que a simples mudança de um nucleotídeo por outro pode afetar a conformação final da proteína promovendo novas interações iônicas na cadeia que antes não existiam.
Com o exposto, os pesquisadores atuais abrem um novo caminho de investigação e sugerem que SNPs silenciosos podem contribuir para o desenvolvimento e progressão de certas doenças. Se isto é verdade então os SNPs silenciosos não devem ser negligenciados nos diagnósticos moleculares em saúde e na determinação da probabilidade de desenvolvimento e progressão de muitas doenças que podem estar fortemente ligadas a sua presença no genoma. Embora nenhum pesquisador tenha dúvidas de que os SNPs tenham seu valor no acompanhamento dos genes de susceptibilidade a certas doenças e na compreensão da diversidade genética humana, os novos resultados nesta área sugerem que esta será uma tarefa mais difícil do que se pensava inicialmente.
Referências
Chava Kimchi-Sarfaty, Jung Mi Oh, In-Wha Kim, Zuben E. Sauna, Anna Maria Calcagno, Suresh V. Ambudkar, Michael M. Gottesman. 2007. A “Silent” Polymorphism in the MDR1 Gene Changes Substrate Specificity. Science. 315:525-528.
Anton A. Komar. 2007. SNPs, Silent But Not Invisible. Science. 315:466-467.
Elizabeth Pennisi. 1998. A Closer Look at SNPs Suggests Difficulties. Science. 281:1787-1789.