Introdução à Genética
20.4 Seleção cumulativa e vias de múltiplas etapas até a alteração funcional
Outra previsão da teoria da evolução neutra é que diferentes proteínas apresentarão diferentes
taxas temporais, tendo em vista que as funções metabólicas de algumas proteínas serão muito mais sensíveis às alterações em suas sequências de aminoácidos. As proteínas nas quais cada aminoácido faz uma diferença apresentarão uma taxa mais baixa de mutação neutra, tendo em vista que uma menor proporção de suas mutações será neutra em comparação às proteínas que são mais tolerantes
à substituição. A Figura 20.7 demonstra uma comparação dos relógios para os fibrinopeptídios, a hemoglobina e o citocromo c. É razoável que os fibrinopeptídios apresentem uma proporção muito mais alta de mutações neutras, tendo em vista que esses peptídios são meramente uma trava de segurança não metabólica, retirada do fibrinogênio para ativar a reação de coagulação sanguínea. Não está claro o motivo pelo qual as hemoglobinas são menos sensíveis às alterações de aminoácidos do que o citocromo c.
CONCEITO-CHAVE A taxa de evolução neutra em relação à sequência de aminoácidos de uma proteína depende da
sensibilidade da função da proteína às alterações de aminoácidos.
A conservação das sequências gênicas por meio da seleção purificadora e a evolução neutra de
sequências gênicas são duas dimensões cruciais do processo evolutivo, mas nenhuma delas explica a origem das adaptações. Nas duas próximas seções, ilustraremos diversos exemplos dos modos por meio dos quais as alterações genéticas estão ligadas às alterações nos traços e à diversidade dos organismos.
20.4 Seleção cumulativa e vias de múltiplas etapas até a
alteração funcional
Tendo em vista que uma grande parte da evolução é neutra, não existe uma relação simples entre a quantidade de alterações no DNA de um gene e a quantidade de alterações, se existente, na função da proteína codificada. Em um extremo, quase toda a sequência de aminoácidos de uma proteína pode ser substituída ao mesmo tempo que se mantém a função original, se aqueles aminoácidos que são substituídos mantiverem a estrutura tridimensional da enzima.
Contrariamente, a função de uma enzima pode ser alterada pela substituição de um único
aminoácido. A mosca dos ovinos, Lucilia cuprina, desenvolveu resistência a inseticidas organofosforados amplamente utilizados para o seu controle. Richard Newcombe, Peter Campbell e seus colegas demonstraram que essa resistência é a consequência de uma única substituição do ácido aspártico por um resíduo de glicina no sítio ativo de uma enzima que é ordinariamente uma carboxilesterase (desmembra um éster carboxílico, R-COO-R, em um álcool e um carboxilato). A mutação causa a perda completa da atividade de carboxilesterase e a sua substituição pela atividade de esterase (desmembra qualquer éster, R-O-R, em um ácido e um álcool). A modelagem tridimensional da molécula indica que a proteína substituída ganha a capacidade de se ligar a uma molécula de água próxima do sítio de ligação do organoforado. Em seguida, a molécula de água reage com o organoforado, dividindo-o em dois.