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Cientistas criaram células com o menor DNA do mundo – e agora elas podem se reproduzir

O organismo foi criado em laboratório em 2016, mas se duplicava de forma estranha. Agora, cientistas encontraram os genes que faltavam para fazer ele se reproduzir como uma bactéria.

Por Maria Clara Rossini Atualizado em 31 mar 2021, 11h04 - Publicado em 30 mar 2021, 18h00

Há cinco anos, pesquisadores do Instituto J. Craig Venter se propuseram a criar uma célula sintética com o menor número de genes possível. Deu certo, mas o problema vinha na hora da divisão celular: o organismo não gerava clones de si mesmo, e sim células de formas e tamanhos estranhos. Agora, com a adição de sete novos genes, o grupo de cientistas conseguiu fazer a célula se reproduzir normalmente, como as bactérias e organismos unicelulares. A pesquisa foi publicada no periódico Cell.

A JCVI-syn3.0, como é chamada a célula, foi feita usando bactérias do gênero Mycoplasma, em conjunto com um DNA desenvolvido em laboratório. Na natureza, essas bactérias já possuem um genoma minúsculo: a Mycoplasma genitalium, responsável por infecções genitais em humanos, possui apenas 525 genes. Para efeito de comparação, a bactéria intestinal Escherichia coli possui quase 4 mil genes, enquanto nós temos cerca de 30 mil.

O pesquisador Craig Venter, que participou do Projeto Genoma Humano, também foi o primeiro a criar uma célula com DNA sintético, em 2010. Na época, ele e sua equipe transformaram um micoplasma com 985 genes em um organismo de 901 genes, o JCVI-syn1.0.

Nos anos seguintes, os pesquisadores continuaram a retirar mais partes do genoma, até chegar a um organismo que fosse mínimo. Em 2016, criaram a JCVI-syn3.0, com meros 473 genes. Eles tiraram todas as partes do genoma que não eram necessárias para o metabolismo e a replicação do organismo. As células conseguiram se reproduzir e formar colônias in vitro, mas ao olhá-las de perto, a equipe percebeu anomalias nas células-filhas.

As células deveriam ser pequenas bolinhas, mas algumas eram 25 vezes maiores que o tamanho normal, enquanto outras tinham o formato alongado ao invés de redondo. A equipe, liderada pela bióloga Elizabeth Strychalski, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos, concluiu que estavam faltando genes que ajudam a controlar a reprodução e formato da célula.

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  • O passo seguinte foi ir atrás desses genes. Entre milhares de possibilidades, os pesquisadores não faziam ideia de quais eram eles. Mas eles sabiam de uma coisa: a JCVI-syn1.0, aquela primeira célula de 2010, não tinha problema em se reproduzir. As peças que faltavam deveriam estar entre os 428 genes retirados da primeira versão (com 901 genes) para a segunda (com 473 genes).

    Além disso, a equipe havia criado diferentes linhagens de células durante os seis anos de pesquisa. Em uma dessas linhagens conservadas em freezer, os pesquisadores tinham retirado apenas 76 genes da JCVI-syn1.0, mas a célula já estava se reproduzindo de forma anormal. Isso afunilou as possibilidades de 428 para 76.

    Com base nessas informações, a equipe de Strychalski adicionou diferentes combinações de genes no genoma da célula até chegar em um número mínimo novamente. A capacidade de reprodução da célula foi restaurada com a introdução de sete novos genes, resultando em um organismo funcional com 480 genes.

    Mas o que esses sete componentes têm de tão importante? Ninguém sabe. Apenas dois deles (chamados ftsZ e sepF) são genes conhecidos, e possuem um papel na divisão celular. Os outros cinco possuem funções desconhecidas. “Nós ainda não conhecemos os mecanismos pelos quais essas células dividem. Isso me impressiona – é um dos aspectos básicos da vida”, disse a pesquisadora em entrevista à Science.

    As próximas pesquisas com a célula JCVI-syn3.0 “corrigida” podem ajudar a desvendar esse mistério. Estudos com organismos “mínimos” são importantes para compreender não só a fisiologia básica das células, mas também a evolução de toda a vida na Terra. Contendo apenas as peças indispensáveis para o bom funcionamento, essas células são a versão mais próxima do que foi o ancestral comum entre todos os seres vivos.

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