{"id":1413,"date":"2020-06-16T23:35:48","date_gmt":"2020-06-17T02:35:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/covid-19\/?p=1413"},"modified":"2020-06-16T23:35:48","modified_gmt":"2020-06-17T02:35:48","slug":"a-joia-da-coroa","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/clorofreela.com.br\/revistablogs\/2020\/06\/16\/a-joia-da-coroa\/","title":{"rendered":"A joia da coroa"},"content":{"rendered":"\n

Texto escrito por Prianda Rios Laborda<\/em><\/p>\n\n\n\n

\u201cSARS-CoV-2 \u00e9 um v\u00edrus RNA fita simples com cerca de 29 kb que codifica 29 prote\u00ednas\u201d. Estas s\u00e3o as credenciais gen\u00e9ticas do nosso atual inimigo n\u00famero 1, o famigerado coronav\u00edrus da dinastia SARS, o segundo de seu nome, afinal, estamos falando de coroas. Em uma \u00fanica frase, residem todas as informa\u00e7\u00f5es que o v\u00edrus precisa para promover a infec\u00e7\u00e3o de seus hospedeiros e a sua pr\u00f3pria replica\u00e7\u00e3o. Em uma \u00fanica frase, reside tamb\u00e9m um arsenal de informa\u00e7\u00f5es que n\u00f3s, os hospedeiros, podemos usar para combater o v\u00edrus. Levantemos, portanto, nossas armas contra a coroa. E, se vamos nos rebelar contra um reinado, bem fazemos conhecer e, quem sabe, atacar a sua joia, o cerne que mant\u00e9m coesas fam\u00edlias reais (e reais): seu material gen\u00e9tico.<\/p>\n\n\n\n

ONDE VIVEM OS GENES: DNA x RNA<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Material gen\u00e9tico \u00e9 uma express\u00e3o para designar o conjunto de mol\u00e9culas onde est\u00e3o codificadas informa\u00e7\u00f5es que orientam a constitui\u00e7\u00e3o e a conforma\u00e7\u00e3o f\u00edsica dos organismos. Este material \u00e9 organizado em cadeia, como um colar, em que se enfileiram contas de quatro diferentes cores. A essas contas damos o nome de nucleot\u00eddeos. Na maior parte das vezes, esse colar \u00e9 o nosso antigo conhecido DNA. Por\u00e9m, em alguns casos ele \u00e9 o menos divulgado RNA. DNA e RNA t\u00eam muitas semelhan\u00e7as e n\u00e3o por acaso dividem o N e o A de seus nomes. O N \u00e9 de \u201cnucl\u00e9ico\u201d, uma vez que s\u00e3o sintetizados no n\u00facleo das c\u00e9lulas. O A \u00e9 de \u201c\u00e1cido\u201d, pois s\u00e3o mol\u00e9culas que cont\u00eam \u00e1tomos de f\u00f3sforo arranjados em \u00e1cidos fosf\u00f3ricos. DNA e RNA s\u00e3o, portanto, chamados “\u00e1cidos nucl\u00e9icos”, onde vivem os genes.<\/p>\n\n\n\n

Uma das principais diferen\u00e7as qu\u00edmicas entre os dois tipos de material gen\u00e9tico est\u00e1 no contraste entre D, de \u201cdeoxi-ribo\u201d, e R, de \u201cribo\u201d. DNA \u2013 \u00e1cido desoxirribonucl\u00e9ico \u2013 \u00e9 a vers\u00e3o deoxi do RNA \u2013 \u00e1cido ribonucl\u00e9cio \u2013, uma vers\u00e3o sem (= de) um oxig\u00eanio (= oxi).<\/p>\n\n\n\n

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\u201cUnidos na acidez e no n\u00facleo, at\u00e9 que um oxig\u00eanio os separe\u201d: estrutura dos nucleot\u00eddeos de DNA e RNA com indica\u00e7\u00e3o da diferen\u00e7a entre eles (seta verde). Quadradinhos pretos representam os \u00e1tomos de carbono do a\u00e7\u00facar.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Este \u00e9 um dos grandes contrapontos entre nossos \u00e1cidos nucl\u00e9icos: a presen\u00e7a de um \u00e1tomo de oxig\u00eanio na composi\u00e7\u00e3o de uma das partes dos nucleot\u00eddeos, o a\u00e7\u00facar, tamb\u00e9m conhecido como \u201cribose\u201d. A localiza\u00e7\u00e3o deste \u00e1tomo de oxig\u00eanio extra nos nucleot\u00eddeos de RNA e o fato de estar junto a um \u00e1tomo de hidrog\u00eanio tornam as cadeias de RNA mais propensas \u00e0 rea\u00e7\u00e3o com outras mol\u00e9culas, o que implica instabilidade qu\u00edmica. RNA, ao contr\u00e1rio de DNA, \u00e9 um pol\u00edmero que degrada facilmente.<\/p>\n\n\n\n

Outra diferen\u00e7a entre DNA e RNA est\u00e1 no conjunto de bases nitrogenadas usado por cada \u00e1cido nucl\u00e9ico. A base nitrogenada \u00e9 a parte vari\u00e1vel da estrutura dos nucleot\u00eddeos. DNA usa as populares bases adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). RNA tamb\u00e9m usa A, C e G, por\u00e9m n\u00e3o usa T e, em seu lugar, existe a uracila (U).<\/p>\n\n\n\n

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\u201cA, C e G com T ou U\u201d: as bases nitrogenadas de DNA (\u00e1rea salm\u00e3o) e RNA (\u00e1rea verde). Quadradinhos coloridos representam os \u00e1tomos que diferem entre as bases: vermelho \u2013 nitrog\u00eanio; amarelo \u2013 hidrog\u00eanio; preto \u2013 carbono; rosa \u2013 oxig\u00eanio.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Na estrutura das duas mol\u00e9culas, detectamos mais um ponto de distin\u00e7\u00e3o: DNA \u00e9 um mol\u00e9cula maior e normalmente ocorre no formato dupla h\u00e9lice, onde duas fitas torcidas formam uma espiral com as bases voltadas para dentro, respeitando o pareamento A com T e C com G; RNA pode ter extens\u00f5es vari\u00e1veis, mas, se comparada ao DNA, \u00e9 muito menor e, na maior parte das vezes, tem estrutura de fita simples.<\/p>\n\n\n\n

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\u201cColar simples ou duplo\u201d: as conforma\u00e7\u00f5es das cadeias de RNA (fita simples) e DNA (dupla h\u00e9lice). Adaptado de https:\/\/www.diferenca.com\/dna-e-rna\/<\/a>.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Para termos refer\u00eancias de tamanho: o cromossomo I humano tem cerca de 249 milh\u00f5es de bases (Mb) de DNA<\/a> (249 milh\u00f5es de nucleot\u00eddeos enfileirados!) enquanto o RNA do v\u00edrus da hepatite C tem aproximadamente 9600 bases (9,6 kb)<\/a>. Esta \u00e9 a Natureza: um ambiente t\u00e3o vari\u00e1vel na sua diversidade macrosc\u00f3pica quanto nas suas dimens\u00f5es microsc\u00f3picas.<\/p>\n\n\n\n

As diferen\u00e7as entre DNA e RNA tamb\u00e9m se estendem a suas fun\u00e7\u00f5es intracelulares. O DNA \u00e9 o c\u00e2none do armazenamento e da replica\u00e7\u00e3o das informa\u00e7\u00f5es heredit\u00e1rias, um material gen\u00e9tico em sua ess\u00eancia. Cont\u00e9m os genes que codificam as prote\u00ednas de que o organismo precisa e tem a estrutura perfeita para replicar o conte\u00fado gen\u00e9tico e garantir a sua transmiss\u00e3o ao longo das gera\u00e7\u00f5es. O RNA, entretanto, executa a fun\u00e7\u00e3o de material gen\u00e9tico apenas em alguns v\u00edrus. Nos organismos vivos (as defini\u00e7\u00f5es mais cl\u00e1ssicas de \u201cvida\u201d n\u00e3o incluem os v\u00edrus, apesar do estrago que fazem…), ele est\u00e1 incumbido de v\u00e1rias outras tarefas biol\u00f3gicas<\/a>: mensageiro entre DNA e prote\u00ednas; transportador de nucleot\u00eddeos, facilitador da s\u00edntese proteica, regulador das atividades de express\u00e3o do DNA, catalisador de rea\u00e7\u00f5es, defensor contra invasores celulares, sensor de sinais ambientais etc. Para cada uma destas tarefas, ele assume diferentes conforma\u00e7\u00f5es tridimensionais, tamanhos, composi\u00e7\u00f5es em termos de sequ\u00eancia de nucleot\u00eddeos. A versatilidade funcional do RNA \u00e9 digna de um texto pr\u00f3prio!<\/p>\n\n\n\n

GEMA PRECIOSA<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Voltemos \u00e0 primeira frase de nossa conversa. \u201cSARS-CoV-2 \u00e9 um v\u00edrus RNA fita simples com cerca de 29 kb que codifica 29 prote\u00ednas\u201d. Parece menos complexo agora que vimos um pequeno exposed<\/em> do RNA no seu papel de material gen\u00e9tico? A senten\u00e7a descreve de maneira sucinta o genoma \u2013 conjunto total de genes, a sequ\u00eancia dos nucleot\u00eddeos \u2013 do novo coronav\u00edrus. Genoma \u00e9 a gema preciosa onde est\u00e1 entalhado o livro das instru\u00e7\u00f5es biol\u00f3gicas, um diamante em seu valor.<\/p>\n\n\n\n

Menos de dois meses ap\u00f3s o registro dos primeiros casos de COVID-19 na China, as primeiras sequ\u00eancias de nucleot\u00eddeos do RNA respons\u00e1vel pela pandemia j\u00e1 eram de dom\u00ednio p\u00fablico<\/a>. Agora sim, um grande exposed<\/em> do RNA. Esta informa\u00e7\u00e3o representou um salto de conhecimento, pois a partir dela pudemos come\u00e7ar a compreender a origem do SARS-CoV-2<\/a> e quais s\u00e3o as estruturas e artimanhas moleculares que lhe permitem ser um v\u00edrus t\u00e3o bem sucedido na arte da infec\u00e7\u00e3o<\/a>. Os primeiros genomas sequenciados foram apenas um pontap\u00e9 inicial do jogo que hoje conta com outras dezenas de milhares de sequ\u00eancias<\/a> de diferentes amostras virais coletadas no mundo todo. O escalonamento da aquisi\u00e7\u00e3o de genomas revela quais s\u00e3o as rotas tra\u00e7adas pelo v\u00edrus e o impacto da ado\u00e7\u00e3o de medidas n\u00e3o farmacol\u00f3gicas durante sua propaga\u00e7\u00e3o <\/a> e possibilita sabermos como ele est\u00e1 evoluindo<\/a>, i.e., quais s\u00e3o as muta\u00e7\u00f5es que est\u00e1 sofrendo e se isso traz algum tipo de consequ\u00eancia para a din\u00e2mica da pandemia.<\/p>\n\n\n\n

O sequenciamento de genomas exp\u00f5e a ordem dos nucleot\u00eddeos de cada um dos genes. Com as sequ\u00eancias dos genes, temos as sequ\u00eancias das prote\u00ednas \u2013 as mol\u00e9culas executoras da cartilha gravada no material gen\u00e9tico \u2013 sem a necessidade de identifica\u00e7\u00e3o e isolamento de cada uma delas. Isto \u00e9 poss\u00edvel porque comparamos essas sequ\u00eancias com as existentes em grandes bancos de dados biol\u00f3gicos, onde est\u00e3o dispon\u00edveis informa\u00e7\u00f5es como, por exemplo, fun\u00e7\u00e3o. A partir da sequ\u00eancia de um gene, podemos inferir qual a fun\u00e7\u00e3o da prote\u00edna que ele codifica. Saber a fun\u00e7\u00e3o das prote\u00ednas \u00e9 a chave para come\u00e7armos a desvendar onde e como elas agem.<\/p>\n\n\n\n

Os quase trinta mil nucleot\u00eddeos do genoma do novo coronav\u00edrus codificam prote\u00ednas de tr\u00eas tipos: estruturais, n\u00e3o estruturais e acess\u00f3rias.<\/p>\n\n\n\n

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\u201cA coroa e sua joia\u201d: SARS-CoV-2 e seu genoma, com indica\u00e7\u00e3o da localiza\u00e7\u00e3o e dos tamanhos relativos dos genes (caixas coloridas em laranja, vermelho e azul) e dos tipos de prote\u00ednas codificadas.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

As prote\u00ednas estruturais s\u00e3o respons\u00e1veis pelo reconhecimento das c\u00e9lulas do hospedeiro (“spike<\/em>“), pela cobertura que envolve o material gen\u00e9tico (“envelope” e “membrana”) e pela estabilidade do RNA (“nucleocaps\u00eddeo”). As prote\u00ednas n\u00e3o estruturais desempenham fun\u00e7\u00f5es voltadas principalmente \u00e0 replica\u00e7\u00e3o do RNA viral para confec\u00e7\u00e3o de novas part\u00edculas e \u00e0 inibi\u00e7\u00e3o das iniciativas da c\u00e9lula hospedeira de eliminar o invasor. As prote\u00ednas acess\u00f3rias auxiliam o escape das part\u00edculas virais rec\u00e9m produzidas e impedem a c\u00e9lula de sinalizar sua infec\u00e7\u00e3o para o sistema imunol\u00f3gico. N\u00e3o podemos negar uma rever\u00eancia \u00e0 sofistica\u00e7\u00e3o das estrat\u00e9gias naturais pr\u00f3prias de agentes etiol\u00f3gicos como esse v\u00edrus. Paralelamente, n\u00e3o podemos negar aplausos \u00e0 capacidade do sistema imunol\u00f3gico de conseguir, muitas vezes, virar o jogo apesar de todas as boas cartadas do v\u00edrus. Sobretudo, guardemos aplausos, uma grande salva deles, para nossa habilidade de empregar esta cadeia de detalhes ao nosso favor.<\/p>\n\n\n\n

O PARA\u00cdSO EST\u00c1 NOS DETALHES<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Detalhes aparentemente intang\u00edveis, n\u00e3o? Por que a Ci\u00eancia se dedica tanto a conhecer e entender min\u00facias t\u00e3o pequenas que nem mesmo alguns microsc\u00f3pios podem mostrar? O motivo que mais nos conv\u00e9m agora \u00e9 o fato de estes detalhes determinarem como devemos agir, da preven\u00e7\u00e3o \u00e0 cura. Pavimentam nosso \u00eaxodo rumo a um lugar melhor. Cada quina de informa\u00e7\u00e3o pode determinar quais s\u00e3o as melhores a\u00e7\u00f5es profil\u00e1ticas e \u00e9 um ponto eleg\u00edvel para desenvolvimento de m\u00e9todos diagn\u00f3sticos, tratamentos e vacinas. O perfil das mol\u00e9culas e suas caracter\u00edsticas nos guiam na otimiza\u00e7\u00e3o de todas estas etapas. Alguns exemplos:<\/p>\n\n\n\n

  1. Para nos defendermos de uma infec\u00e7\u00e3o viral, \u00e9 impreter\u00edvel conhecer a biologia do v\u00edrus (modo de transmiss\u00e3o, estrutura tridimensional, mecanismos usados para infectar as c\u00e9lulas do hospedeiro, formas de recrutamento do maquin\u00e1rio celular para sua replica\u00e7\u00e3o, estrat\u00e9gias de evas\u00e3o do sistema imunol\u00f3gico etc); como vimos, grande parte destas informa\u00e7\u00f5es est\u00e1 codificada no material gen\u00e9tico do v\u00edrus;<\/li>
  2. Ao precisarmos coletar amostras de um v\u00edrus RNA, conhecendo sua menor estabilidade, temos de tomar cuidados espec\u00edficos para que o material coletado permane\u00e7a vi\u00e1vel at\u00e9 a chegada ao laborat\u00f3rio;<\/li>
  3. Para utilizarmos o material gen\u00e9tico de um v\u00edrus RNA como alvo de um teste diagn\u00f3stico<\/a>, precisamos incluir uma etapa extra, a s\u00edntese de mol\u00e9culas de cDNA (DNA complementar \u00e0 mol\u00e9cula de RNA, por meio da t\u00e9cnica de transcri\u00e7\u00e3o reversa), antes de podermos detectar sua presen\u00e7a na amostra;<\/li>
  4. Ao identificarmos paralelos entre mol\u00e9culas e modos de a\u00e7\u00e3o (e as consequentes manifesta\u00e7\u00f5es cl\u00ednicas) de um v\u00edrus emergente e de um outro j\u00e1 conhecido, para o qual temos um tratamento, podemos avaliar o uso de estrat\u00e9gias pr\u00e9-existentes; isso representa um caminho muito menos longo do que a concep\u00e7\u00e3o de um novo f\u00e1rmaco a partir do zero;<\/li>
  5. Ao verificarmos a exist\u00eancia de prote\u00ednas pr\u00f3prias do v\u00edrus, que n\u00e3o existem nas c\u00e9lulas do hospedeiro, podemos prioriz\u00e1-las como alvos de ataque, diminuindo o risco de toxicidade do tratamento;<\/li>
  6. Ao conhecermos as prote\u00ednas virais que s\u00e3o alvos do sistema imunol\u00f3gico, podemos produzi-las no laborat\u00f3rio, com base nas sequ\u00eancias dos genes, e us\u00e1-las como vacinas;<\/li>
  7. Ao conhecermos as sequ\u00eancias dos genes virais, podemos usar, como estrat\u00e9gia vacinal alternativa, fragmentos de \u00e1cidos nucl\u00e9icos sint\u00e9ticos com as mesmas sequ\u00eancias dos genes do v\u00edrus; uma vez dentro das c\u00e9lulas, esses \u00e1cidos nucl\u00e9icos levar\u00e3o \u00e0 produ\u00e7\u00e3o das prote\u00ednas e \u00e0 ativa\u00e7\u00e3o do sistema imunol\u00f3gico.<\/li><\/ol>\n\n\n\n

    <\/p>\n\n\n\n

    <\/p>\n\n\n\n

    LANTERNAS E ARMAS DE GUERRA<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    N\u00e3o nos faltam motivos para investir constantemente na Ci\u00eancia, a \u00fanica capaz de incrementar nosso arsenal contra inimigos de sempre ou emergentes. N\u00e3o \u00e9 por acaso que, nas etapas iniciais de desafios causados por agentes desconhecidos, haja equ\u00edvocos. S\u00e3o consequ\u00eancias diretas das lacunas no conhecimento. Na aus\u00eancia do conhecimento, reverbera a conveni\u00eancia das solu\u00e7\u00f5es m\u00e1gicas, na maior parte das vezes, in\u00fateis, quando n\u00e3o nocivas. Na aus\u00eancia do conhecimento, ficamos ref\u00e9ns da passividade que deveria dar lugar \u00e0 mobiliza\u00e7\u00e3o preventiva. Na sua presen\u00e7a, acendem-se as lanternas de emerg\u00eancia que apontam os caminhos de sa\u00edda.<\/p>\n\n\n\n

    A caminhada evolutiva das esp\u00e9cies n\u00e3o atende a demandas democr\u00e1ticas; \u00e9 uma for\u00e7a que eventualmente testa nossa capacidade de rea\u00e7\u00e3o. Nosso tempo ser\u00e1 retratado como aquele em que a Evolu\u00e7\u00e3o al\u00e7ou ao trono uma nova coroa, monarca t\u00e3o diminuta quanto impiedosa. Mostrar\u00e1 um governo de coa\u00e7\u00e3o, uma fase de desconforto e de perdas dos mais diferentes tipos. No desfecho da narrativa, por\u00e9m, estar\u00e1 a rebeli\u00e3o dos s\u00faditos. O ataque \u00e0 casa imperial \u00e9 inevit\u00e1vel, talvez at\u00e9 iminente. Ou\u00e7o o barulho das indument\u00e1rias de guerra, ornadas com a sofistica\u00e7\u00e3o das armas cient\u00edficas ora em constru\u00e7\u00e3o \u00e0 base do conhecimento de min\u00facias como essas que hoje vimos. Observo a disciplina no ensaio de t\u00e1ticas que j\u00e1 nos renderam vit\u00f3rias em outros combates. Conhecemos cada faceta da joia que empodera a coroa. Derrub\u00e1-la \u00e9 quest\u00e3o de tempo.<\/p>\n\n\n\n

    <\/p>\n\n\n\n

    Leia mais…<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    …sobre \u00e1cidos nucl\u00e9icos:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    https:\/\/www.ncbi.nlm.nih.gov\/books\/NBK21514<\/a><\/p>\n\n\n\n

    …sobre o genoma do SARS-CoV-2:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

    https:\/\/www.nytimes.com\/interactive\/2020\/04\/03\/science\/coronavirus-genome-bad-news-wrapped-in-protein.html<\/a><\/p>\n\n\n\n

    https:\/\/brasil.elpais.com\/brasil\/2020\/05\/13\/ciencia\/1589376940_836113.html<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Este texto foi escrito originalmente no blog DNA Explica<\/a><\/p>\n\n\n\n

    \"logo_\"<\/figure>\n\n\n\n

    <\/a><\/p>\n\n\n\n

    Os argumentos expressos nos posts deste especial s\u00e3o dos pesquisadores, produzidos a partir de seus campos de pesquisa cient\u00edfica e atua\u00e7\u00e3o profissional e foi revisado por pares da mesma \u00e1rea t\u00e9cnica-cient\u00edfica da Unicamp. N\u00e3o, necessariamente, representam a vis\u00e3o da Unicamp. Essas opini\u00f5es n\u00e3o substituem conselhos m\u00e9dicos.<\/span><\/h4>\n\n\n\n


    editorial
    <\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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