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Estudo revela a importância de dezenas de milhares de genes microbianos até então inexplorados
Há mais de duas décadas que cientistas de todo o mundo têm contribuído para revelar a imensa diversidade de microrganismos que habitam os diferentes ecossistemas do nosso planeta, desde os oceanos e os solos, até ao nosso próprio corpo. A metagenômica, área responsável pelo estudo do material genético (DNA) obtido diretamente de amostras ambientais, permitiu, por exemplo, identificar milhares de novas espécies e esclarecer boa parte de seu conteúdo genético. Porém, como a maioria desses microrganismos ainda não foi isolada em laboratório, aspectos fundamentais sobre seus genomas não são conhecidos.
Um estudo publicado recentemente na revista científica Nature fornece novas chaves para a compreensão desta grande quantidade de DNA desconhecido, revelando a sua importância funcional e evolutiva. O trabalho, liderado pelo Dr. Jaime Huerta Cepas, pesquisador do grupo de Genômica Comparada e Metagenômica do Centro de Biotecnologia e Genômica Vegetal (UPM-INIA/CSIC), um centro conjunto entre o Centro Nacional INIA do Conselho Superior de Pesquisa Científica (CSIC) e a Universidade Politécnica de Madrid (UPM), na Espanha, fornece um extenso catálogo de novas famílias de genes e destaca a necessidade de incorporar estas informações em futuros estudos metagenômicos.
O Dr. Huerta-Cepas ressaltou que, embora os atuais bancos de dados metagenômicos contenham milhões de sequências de DNA desconhecidas que codificam novos genes, a falta de informações sobre sua origem e relevância biológica limitou muito sua integração em estudos sobre o microbioma. Segundo o Dr. Huerta-Cepas, a caracterização deste enorme número de novos genes permitirá não apenas descobrir novas funções moleculares, mas também compreender melhor as interações entre os microrganismos e seu ambiente.
No trabalho, foram examinados mais de 149 mil genomas microbianos obtidos em diversos ambientes, estabelecendo um catálogo de aproximadamente 400 mil novas famílias de genes. O Dr. Álvaro Rodríguez del Río, autor principal da pesquisa, destacou como, por meio de técnicas genômicas e filogenéticas comparativas, eles conseguiram identificar muitos genes que, apesar de ausentes em microrganismos já conhecidos, são altamente prevalentes em diferentes ecossistemas e estão sujeitos a forte pressão seletiva. Segundo o Dr. Rodríguez del Río, a identificação dessas famílias genéticas se baseou em filtros rigorosos, descartando mais de 90% do material genético disponível. Mesmo assim, o catálogo publicado consegue triplicar o número de famílias de genes microbianos conhecidos até hoje.
Esta análise abrangente do microbioma também fornece informações funcionais sobre mais de 130 mil novas famílias de genes. Para conseguir isso, foram utilizadas diversas análises de conservação genômica e técnicas de previsão de estruturas de proteínas baseadas em inteligência artificial. O trabalho destacou a aplicação prática destas previsões na descoberta e caracterização de novas funções moleculares, levando à validação experimental de vários novos genes envolvidos na mobilidade e mecanismos de defesa de microrganismos.
Por fim, o artigo demonstrou como esta grande quantidade de material genético, até agora ignorada, permite melhorar os estudos de associação entre o microbioma e o seu ambiente. Em particular, o estudo revelou como a abundância de alguns destes novos genes varia significativamente no microbioma intestinal de pacientes com câncer do cólon. Esta descoberta não só promete melhorar as técnicas de diagnóstico, mas também abre novos caminhos para uma melhor compreensão dos mecanismos que regem a relação entre o microbioma e a saúde.
Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).
Acesse a notícia completa na página da Universidade Politécnica de Madrid (em espanhol).
Fonte: Universidade Politécnica de Madrid.
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