'Um entre milhões': o DNA não é a única molécula genética

Uma recente análise de computador descobriu que milhões de possíveis compostos químicos podem ser usados ​​para armazenar informações genéticas. Isso levanta a questão - por que DNA?



Ilustração de cientistas segurando DNA Shutterstock
  • O dogma central da biologia afirma que a informação genética flui do DNA para o RNA e para as proteínas, mas novas pesquisas sugerem que essa pode não ser a única maneira de a vida funcionar.
  • Uma sofisticada análise de computador revelou que milhões de outras moléculas poderiam ser usadas para funcionar no lugar dos dois ácidos nucléicos, DNA e RNA.
  • Os resultados têm implicações importantes para o desenvolvimento de novos medicamentos, as origens da vida na Terra e sua possível presença no resto do universo.




Simplificando, o chamado dogma central da biologia afirma que a informação genética flui do DNA para o RNA para as proteínas e, uma vez que essa informação é passada para uma proteína, ela não pode ser retornada como DNA ou RNA novamente. É apelidado de dogma central porque parece ser universal entre todos os organismos vivos. Existem algumas exceções ao fluxo linear descrito na versão popular do dogma central - a informação pode ser passada de um lado para outro entre RNA e DNA ou entre DNA e DNA ou RNA e RNA, mas os atores centrais permanecem os mesmos: DNA, RNA e proteínas.



Mas e se esse não tivesse que ser o caso? A informação genética poderia ser armazenada em outra mídia que não os dois ácidos nucléicos do DNA e do RNA? Nova pesquisa publicada no Journal of Chemical Information and Modeling sugere que pode haver não apenas um punhado de moléculas alternativas para armazenar informações genéticas, mas milhões.

Milhões de alvos úteis

Dogma central da biologia

O dogma central da biologia afirma que a informação genética é transcrita do DNA para o RNA, que então traduz essa informação em produtos úteis como proteínas. Essa nova pesquisa, no entanto, sugere que DNA e RNA são apenas duas opções entre milhões de outras.



Shutterstock



Existem análogos de ácidos nucléicos, muitos dos quais servem como base para medicamentos importantes para o tratamento de vírus como HIV e hepatite, bem como para o tratamento de cânceres, mas até recentemente, ninguém tinha certeza de quantos análogos de ácido nucléico desconhecidos poderiam existir.

'Existem dois tipos de ácidos nucléicos em biologia', disse co-autor Jim Cleaves , 'e talvez 20 ou 30 análogos de ácido nucleico de ligação a ácido nucleico eficazes. Queríamos saber se há mais um a ser encontrado ou mesmo mais um milhão. A resposta é: parece haver muito mais do que o esperado.



Cleaves e colegas decidiram conduzir uma análise química do espaço - em essência, uma sofisticada técnica de computador que gera todas as moléculas possíveis que aderem a um conjunto de critérios definidos. Nesse caso, o critério era encontrar compostos que pudessem servir como análogos do ácido nucléico e como meio de armazenamento de informações genéticas.

“Ficamos surpresos com o resultado desse cálculo”, disse o co-autor Markus Meringer. “Seria muito difícil estimar a priori que existem mais de um milhão de suportes semelhantes a ácidos nucléicos. Agora sabemos e podemos começar a testar alguns deles no laboratório. '



Embora nenhum análogo específico tenha sido almejado neste artigo, ele apresenta uma longa lista de candidatos a serem explorados para uso como drogas para doenças graves como HIV ou câncer. Uma possibilidade mais intrigante sugerida pela pesquisa é que a própria vida pode ter dado seus primeiros passos usando um desses compostos alternativos.



Muitos cientistas acreditam que antes que o DNA se tornasse o meio dominante de armazenamento de informações genéticas, a vida usava o RNA para codificar dados genéticos e passá-los para os descendentes. Em parte, isso ocorre porque o RNA pode produzir diretamente proteínas, que o DNA não consegue fazer por conta própria, e porque é uma estrutura mais simples do que o DNA. Com o tempo, a vida provavelmente passou a optar pelo uso do DNA para armazenamento devido a sua maior estabilidade e a contar com o RNA como uma espécie de intermediário para a produção de proteínas. Mas o RNA por si só ainda é um muito complicado composto e é bastante instável; com toda a probabilidade, algo mais simples veio antes do RNA, possivelmente usando alguns dos análogos de ácido nucleico identificados neste estudo.

Uma galáxia de análogos de ácido nucleico

Isso não apenas esclarece como a vida pode ter começado na Terra, mas também tem implicações para a vida alienígena. O co-autor Jay Goodwin disse: 'É verdadeiramente emocionante considerar o potencial de sistemas genéticos alternativos baseados nesses nucleosídeos análogos - que eles podem ter surgido e evoluído em ambientes diferentes, talvez até mesmo em outros planetas ou luas de nosso sistema solar. Esses sistemas genéticos alternativos podem expandir nossa concepção do 'dogma central' da biologia em novas direções evolutivas, em resposta e robusta aos ambientes cada vez mais desafiadores aqui na Terra. '



Quando procuramos por vida extraterrestre, geralmente estamos procurando por sinais de RNA e DNA, mas isso pode ser um escopo excessivamente estreito. Afinal, se milhões de alternativas existem, é necessário que haja algo muito especial para que a vida favoreça universalmente o uso apenas de DNA e RNA.

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