O sequenciamento de DNA foi revolucionado depois que os cientistas descobriram uma nova bactéria nas fontes termais do Parque Nacional de Yellowstone, e hoje é uma técnica de pesquisa comum.
Esta bactéria revolucionária é chamada Termus aquáticoe pode suportar temperaturas de até 80°C. É um exemplo de extremófilo – organismo capaz de viver em ambientes extremos, como aqueles com temperaturas muito quentes ou muito frias, altos níveis de salinidade ou acidez, alta pressão ambiente ou radiação ionizante.
“Os extremófilos desenvolveram uma série de estratégias para sobreviver ou mesmo prosperar em ambientes hostis”, diz Ianina Altshuler, professora assistente permanente no laboratório de Adaptação de Microbioma ao Ambiente em Mudança (MACE) da EPFL. Seu grupo de pesquisa está estudando extremófilos que vivem em ambientes criogênicos para entender como eles se adaptaram a temperaturas ultrabaixas. “Muitos desses organismos produzem proteínas adequadas especificamente ao frio, como enzimas cuja temperatura ideal de atividade é relativamente baixa”, diz Altshuler.
Famosos por suas estratégias de sobrevivência
As capacidades excepcionais dos extremófilos chegaram às manchetes em alguns casos. Por exemplo, Deinococcus radioduransuma bactéria descoberta em alimentos enlatados em 1956, pode resistir a altas doses de radiação gama. Halomonas titânicauma bactéria isolada dos destroços do Titanic em 1991, pode viver em ambientes altamente salinos; a sua presença acelera a corrosão do metal – ao ponto em que as partes metálicas dos destroços podem deteriorar-se completamente.
Termus aquático foi descoberta por Thomas D. Brock e Hudson Freeze no Parque Nacional de Yellowstone em 1969. A bactéria é conhecida pelo fato de criar uma proteína chamada Polimerase Taq – uma enzima resistente ao calor que é activa a temperaturas invulgarmente elevadas: 70° a 80°C.
Enzima resistente ao calor
Essa descoberta levou à invenção da reacção em cadeia da polimerase, ou PCR (como nos testes PCR que realizámos durante a pandemia), que permite aos cientistas seleccionar fragmentos específicos de ADN e depois amplificá-los fazendo um grande número de cópias. “Geralmente não podemos observar fragmentos de DNA sem amplificá-los – eles são muito pequenos”, diz Altshuler. O método PCR, ao permitir tal amplificação, abriu caminho para que o sequenciamento de DNA se tornasse uma prática comum em laboratórios de pesquisa. O método permitiu mapear o genoma humano. Também é usado para fazer diagnósticos médicos, detectar mutações genéticas e apoiar pesquisas em ciências forenses, agrícolas, ambientais e assim por diante. Também rendeu ao seu inventor, Kary B. Mullis, o Prêmio Nobel de Química em 1993. Antes da PCR, o processo de sequenciamento de DNA era muito demorado e bastante caro.
Como ocorreu a descoberta do Polimerase Taq resultar nesta importante técnica de pesquisa? Para amplificar um fragmento de DNA, os cientistas precisam expô-lo a uma série de ciclos térmicos: primeiro o fragmento é aquecido, fazendo com que ele se abra, depois a temperatura é reduzida para que uma enzima possa copiar o filamento antes que ele se feche novamente, e o ciclo é repetido. Embora a maioria das enzimas comuns sejam activas a cerca de 30°C – o que é demasiado baixo para estes ciclos térmicos – a Polimerase Taq pode suportar as temperaturas mais altas exigidas.
Aquaporinas
Do latim água significando água e poros significando passagem, as aquaporinas são proteínas que permitem que as moléculas de água entrem ou saiam das células de uma forma muito seletiva. Encontrados em todos os organismos vivos – desde bactérias e leveduras até plantas e animais – eles têm um formato de ampulheta, através do qual apenas as moléculas de água podem passar, uma por uma. Devido às suas excepcionais propriedades de filtragem e permeabilidade, as aquaporinas têm diversas aplicações na área da saúde, melhorando a diálise, por exemplo, e na engenharia química para dessalinização da água do mar. As aquaporinas também são um dos alvos do tratamento do glaucoma, doença que afeta o humor aquoso do globo ocular. A descoberta rendeu ao biólogo norte-americano Peter Agre o Prêmio Nobel de Química de 2003.
