Introdução à Genética
15 Genoma Dinâmico | Elementos de Transposição
Grãos em uma espiga de milho. Os grãos manchados nesta espiga resultam da interação de um elemento genético móvel (um elemento de transposição) com um gene de milho cujo produto é necessário para a pigmentação. (Cliff Weil e Susan Wessler.)
TÓPICOS
15.1 Descoberta dos elementos de transposição no milho
15.2 Elementos de transposição em procariotos
15.3 Elementos de transposição em eucariotos
15.4 O genoma dinâmico | Mais elementos de transposição do que jamais se imaginou
15.5 Regulação epigenética de elementos de transposição pelo hospedeiro
RESULTADOS DE APRENDIZAGEM
Após ler este capítulo, você será capaz de:
• Descrever como os elementos de transposição foram primeiro descobertos geneticamente
no milho e em seguida foram primeiro isolados molecularmente de E. coli
• Descrever como os elementos de transposição participam na dispersão de bactérias
resistentes a antibióticos
• Comparar e contrastar os dois mecanismos principais utilizados pelos elementos para a
transposição
• Fornecer motivos para explicar como a espécie humana sobrevive, sendo mais de 50% de
nosso genoma derivados de elementos de transposição
• Descrever os mecanismos utilizados por genomas hospedeiros para reprimir a difusão de
alguns elementos de transposição
• Descrever as estratégias utilizadas pelos elementos de transposição para evitar os
mecanismos de repressão dos hospedeiros.
U m menino nasce com uma doença que torna o seu sistema imune ineficiente. Os testes diagnósticos determinam que ele apresenta um distúrbio genético recessivo denominado SCID (doença por imunodeficiência combinada grave), mais comumente conhecida como doença do menino da bolha. Essa doença é causada por uma mutação no gene que codifica a enzima sanguínea adenosina desaminase (ADA). Como resultado da perda dessa enzima, as células precursoras que originam um dos tipos celulares do sistema imune estão ausentes. Tendo em vista que esse menino não apresenta a capacidade de combater infecções, ele precisa viver em um ambiente completamente isolado e estéril — ou seja, uma
bolha na qual o ar é filtrado para tornar-se estéril (Figura 15.1). Nenhuma terapia medicamentosa ou outra terapia convencional está disponível para tratar essa doença. A realização, no menino, de um transplante de tecido contendo as células precursoras de outra pessoa não funcionaria na maioria dos casos, tendo em vista que uma compatibilidade tecidual precisa entre o doador e o paciente é extremamente rara. Consequentemente, as células doadoras acabariam por criar uma resposta imune contra os tecidos do próprio menino (doença enxerto versus hospedeiro).
Nas duas últimas décadas, foram desenvolvidas técnicas que oferecem a
possibilidade de um diferente tipo de terapia com transplante — a terapia gênica — que poderia ajudar pessoas com SCID e outras doenças genéticas incuráveis. Em relação à SCID, um gene ADA normal é “transplantado” para células do sistema imunológico de um paciente, possibilitando, assim, que essas células sobrevivam e funcionem normalmente. Nos estudos iniciais de terapia gênica humana, os cientistas modificaram um tipo de vírus denominado retrovírus em laboratório, de modo que ele pudesse inserir a si próprio em um gene ADA normal nos cromossomos das células imunes coletadas de pacientes com SCID. Neste capítulo, você verá que os retrovírus apresentam muitas propriedades biológicas em comum com um tipo de elemento móvel denominado retrotranspóson, que está presente em nosso genoma e nos genomas da maior parte dos eucariotos. As lições aprendidas a respeito do comportamento dos retrotranspósons e de outros elementos móveis a partir de organismos-modelo, como as leveduras, são fontes de valiosas descobertas de uma nova geração de vetores biológicos para a terapia gênica humana.
FIGURA 15.1 Um paciente com SCID deve viver em uma bolha protetora. (© Bettmann/Corbis.)
Com início na década de 1930, estudos genéticos no milho produziram
resultados que superaram muito o quadro da genética clássica dos genes localizados apenas em loci fixos nos cromossomos. A literatura científica começou a transmitir relatos que sugeriam que determinados elementos genéticos presentes nos cromossomos de algum modo poderiam se mover de um local para outro. Esses achados foram considerados com ceticismo durante muitos anos, mas atualmente está claro que tais elementos móveis são muito disseminados na natureza.
Vários termos curiosos (alguns dos quais ajudam a descrever suas
respectivas propriedades) foram aplicados a esses elementos genéticos: elementos controladores, genes saltadores, genes móveis, elementos móveis e transpósons. Aqui, utilizamos os termos elementos transponíveis ou de transposição e elementos móveis, que abrangem toda a família de tipos. Os elementos de transposição conseguem mover-se até novas posições dentro do mesmo cromossomo ou até mesmo para um cromossomo diferente. Eles foram detectados geneticamente em organismos-modelo, tais como E. coli, milho, levedura, C. elegans e Drosophila, por meio de mutações que eles produzem quando se inserem em genes e os inativam.