Descoberta por acaso revela código genético que 'quebra as regras' da biologia

Um organismo microscópico encontrado em um lago na Inglaterra revelou uma exceção surpreendente a uma regra do código genético considerada quase universal. O protista utiliza dois sinais genéticos que normalmente indicam o fim da produção de uma proteína para codificar dois aminoácidos diferentes.

O achado ocorreu por acaso durante testes de uma técnica de sequenciamento de DNA desenvolvida para analisar quantidades muito pequenas de material genético.

A descoberta foi publicada originalmente em 2023 na revista PLOS Genetics. Estudos posteriores encontraram outras alterações em organismos relacionados, reforçando a diversidade do código genético entre esses microrganismos.

Descoberta aconteceu por acaso

O organismo, identificado como Oligohymenophorea sp. PL0344, foi coletado em um lago no Oxford University Parks, na Inglaterra.

Pesquisadores do Earlham Institute e da Universidade de Oxford não estavam procurando alterações no código genético. O objetivo era testar uma técnica capaz de sequenciar DNA a partir de quantidades extremamente pequenas de material, potencialmente de uma única célula.

Ao reconstruírem o genoma do protista, porém, os cientistas perceberam que estavam diante de uma espécie até então desconhecida com uma característica genética incomum.

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Qual regra foi quebrada?

Para produzir proteínas, as células leem as informações genéticas em conjuntos de três letras chamados códons. A maioria deles corresponde a aminoácidos, componentes utilizados na construção das proteínas.

Existem também códons que funcionam como sinais de parada. Eles indicam quando a célula deve encerrar a produção de determinada proteína. Normalmente, TAA, TAG e TGA exercem essa função no DNA.

Alguns organismos já eram conhecidos por atribuir outras funções a esses sinais. Entre determinados ciliados, por exemplo, códons de parada podem passar a representar aminoácidos. O que surpreendeu os pesquisadores foi a maneira como isso ocorreu no novo organismo.

Dois sinais ganharam funções diferentes

Até então, TAA e TAG pareciam apresentar uma relação evolutiva estreita. Quando deixavam de funcionar como sinais de parada, os dois geralmente passavam a representar o mesmo aminoácido. No novo protista, isso não aconteceu.

O TAA passou a codificar lisina, enquanto o TAG passou a representar ácido glutâmico. O TGA permaneceu como o único dos três códons convencionais responsável por indicar o fim da produção de proteínas.

Segundo os pesquisadores, foi o primeiro exemplo relatado em que TAA e TAG foram reatribuídos para aminoácidos diferentes. O resultado mostrou que os dois códons não estão evolutivamente tão ligados quanto se imaginava.

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Como o organismo consegue funcionar?

Os cientistas encontraram moléculas especializadas de RNA de transferência associadas aos códons modificados. Essas moléculas ajudam a relacionar as instruções presentes no RNA mensageiro aos aminoácidos utilizados para construir proteínas.

A descoberta reforçou que o código incomum fazia parte do funcionamento do organismo e não era resultado de um erro no sequenciamento.

Os pesquisadores também encontraram vários códons TGA depois das regiões responsáveis por codificar proteínas. Uma hipótese é que esses sinais adicionais funcionem como uma espécie de segurança caso a maquinaria celular ultrapasse o ponto correto de parada.

Outros códigos incomuns foram encontrados

A descoberta levou os pesquisadores a investigar se outros ciliados apresentavam alterações semelhantes. Em um estudo publicado em 2024, a equipe identificou novas mudanças no código genético em diferentes linhagens desses organismos.

Em três espécies analisadas, o códon UAG, normalmente utilizado como sinal de parada, aparentemente passou a representar o aminoácido leucina. Outros dois ciliados apresentaram evidências de que o mesmo códon codificava glutamina.

As análises indicaram que essas alterações surgiram de maneira independente em diferentes momentos da evolução. Os resultados reforçam a possibilidade de que existam outras variações do código genético ainda desconhecidas em organismos microscópicos.

Para os pesquisadores, estudar essas exceções pode ajudar a entender como um sistema tão conservado ao longo da evolução consegue adquirir novas funções.