Células tomam uma série de passos complicados para traduzir a sua sequência de blocos básicos de construção de ADN em proteínas, que depois actuam como cavalos de trabalho para realizar as funções vitais da vida. Como muitas proteínas diferentes são codificadas em uma única cadeia de DNA, a célula usa marcadores para saber quando começar e parar de fazer uma proteína.
Muitos livros de biologia dizem que o marcador de início, chamado códon de início, sempre codifica para um composto chamado metionina. No entanto, William Duax, biólogo estrutural da State University of New York em Buffalo, diz que novas pesquisas de sua equipe sugerem que os livros didáticos podem estar errados. Ele apresentará a pesquisa na 66ª reunião anual da Associação Americana de Cristalografia, ajudando de 22 a 26 de julho em Denver, Colorado.
“Temos amplas evidências de que centenas das proteínas ribossômicas mais antigas ainda começam com um código valino ou leucino e não têm o códon para metionina no DNA”, disse Duax, referindo-se às proteínas encontradas nos componentes celulares básicos chamados ribossomos. “Encontramos evidências inequívocas de que as primeiras espécies na Terra ainda estão usando uma forma primitiva do código genético que consiste de apenas metade dos 64 códons padrão”, disse ele.
Os resultados são contraditórios com uma crença amplamente difundida entre os biólogos. “Há erros significativos nos livros de texto. O código universal não é universal e todas as espécies agora na Terra não usam um código “congelado no tempo”, como afirmam Watson e Crick”, disse Duax. “Algumas suposições básicas sobre a evolução estão incorretas.” Duax também observou que os resultados levantam questões sobre alguns aspectos de uma hipótese sobre as origens da vida, chamada mundo do RNA, que postula que o RNA, que é semelhante ao DNA e ainda é usado em células, foi o primeiro material genético.
Duax e sua equipe obtiveram seus resultados através de uma base de dados que contém as seqüências de mais de 90 milhões de genes. Os genes codificam proteínas e os pesquisadores usaram novas técnicas para identificar com precisão todos os membros de cada família de proteínas e distingui-los de todas as outras famílias que permaneceram inalteradas por 3 bilhões de anos.
A equipe de pesquisa desenvolveu programas para agilizar a captura completa e o alinhamento perfeito de famílias de proteínas com 25.000 membros e abrangendo todas as espécies para as quais os genomas são relatados. A partir desses alinhamentos perfeitos os pesquisadores puderam identificar a localização precisa e a função dos resíduos mais conservados no alinhamento, ou seja, as proteínas que permaneceram as mesmas durante o maior período de tempo. A partir dessas proteínas primordiais os pesquisadores encontraram evidências de que as proteínas mais antigas não começam da forma padrão ou usam muitas das outras partes dos códigos padrão para fazer proteínas.
Talvez tão surpreendente quanto a pesquisa e seus achados é a forma como Duax ajudou a financiar sua pesquisa. Ele desenvolveu uma escola de verão de três semanas de bioinformática molecular e evolução para estudantes altamente motivados do ensino médio. Nos últimos seis verões ele treinou mais de 220 estudantes para rastrear a origem e evolução da composição e dobramento de proteínas, de todas as espécies celulares e do código genético.
Além de mudar a forma como olhamos para a codificação genética e reescrever livros didáticos, o trabalho de Duax tem aplicações em terapias genéticas que exploram detalhes estruturais de bactérias para desenvolver terapias que são seletivas e têm menos efeitos colaterais.
O próximo passo para a equipe de pesquisa é publicar os resultados de seu trabalho e receber feedback de outros pesquisadores.
“Alguns dos meus alunos estão no programa há três anos e já estão equipados para preparar manuscritos para submissão a periódicos em evolução molecular e ciência estrutural”, disse Duax. Entretanto, a equipe está apenas começando.