A vitória está a caminho?

                Por: Bianca Valente Strecht

http://www2.uol.com.br/sciam/reportagens/img/fotomalaria250.jpg

Você sabia que a malária afeta aproximadamente 300 milhões de pessoas e mata 1 milhão a cada ano, sendo esta taxa comparável aos índices de mortalidade causados pela AIDS? E que de acordo com as estimativas da OMS de 2015 já ocorreram 214 milhões de casos de malária e 438 mil mortes? Sendo que a principal região afetada pela doença é a população da África Subsaariana, onde em 2015 ocorreram 89% dos novos casos de malária e 91% das mortes causadas pela doença.

Devido ao alto impacto sobre a saúde da população da zona Equatorial, principalmente da África Subsaariana, nas décadas de 1960 a 1970 houve uma grande operação internacional com o intuito de erradicar a malária. Neste período foi intensamente utilizado a cloroquina, medicamento antimalárico, para combater o protozoário responsável pela doença. A operação, contudo, fracassou devido à distribuição desenfreada do medicamento, o que resultou no surgimento de Plasmodium resistentes a essa droga, principalmente o P. falciparum, gerando grande necessidade de desenvolvimento de novos antimaláricos.

A descoberta do agente ativo Artemisa annua, a Artemisina, trouxe grande avanço no combate contra a malária, uma vez que Qinghaosu, nome chinês da Artemisina, é mais eficaz que os outros métodos antimaláricos para diversos tipos de malária, com ação rápida e segura, além de ser fatal para o parasita, uma vez que atua sobre a atividade mitocondrial, responsável pela síntese de energia.

Este princípio ativo, substância que tem ação no organismo, foi descoberto em 1971, com  base em análise científica de natureza antimalárica, descoberta através do estudo sobre métodos da medicina chinesa tradicional feito pela pesquisadora Tu YouYou, ganhadora do prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina e responsável pela pesquisa. Ele foi isolado através de um método de extração em temperaturas baixas e com isso foi produzido capsulas contendo artemisina pura que, ao ser utilizado por humanos, apresentou alta eficácia no tratamento de pessoas com malária.

Durante a avaliação dos compostos da artemisina, foi descoberto que um deles era mais estável e muito mais efetivo que a própria artemisina, a diidroartemisina. Com seu uso diminuíram as chances de recorrência da doença, assim como o controle da febre, que é o principal sintoma desta doença, empregando uma baixa concentração do composto, cerca de 360 mg, enquanto de artemisina seria cerca de 1.500 mg.

Por fim, sua distribuição é feita na forma de comprimido e supositório (conveniente para crianças ou pacientes em coma ou vômitos), ampliando o espectro de pacientes que poderão usufruir deste método contra a malária.

Para complementar a leitura busque:

Tu Y.Y. THE DEVELOPMENT OF THE ANTIMALARIAL DRUGS WITH NEW TYPE OF CHEMICAL STRUCTURE - QINGHAOSU AND DIHYDROQINGHAOSU http://www.tm.mahidol.ac.th/seameo/2004_35_2/02-3334.pdf

Tu Y.Y.THE DISCOVERY OF ARTEMISININ (QINGHAOSU) AND GIFTS FROM CHINESE MEDICINE

http://www.nature.com/focus/Lasker/2011/pdf/Lasker2011-Tu.pdf

Minha avó já me dizia: o stress vai te envelhecer...

Por: Giovanni De Martella Martins Fontes

Quem nunca ouviu por aí cardiologistas (ou mesmo pai, mãe ou... avó) dizendo que o stress é prejudicial à saúde? Quem nunca viu uma pessoa submetida a um stress contínuo se assemelhar, devido ao cansaço, a um zumbi vagando por ai? Muitos estudos indicam uma relação entre stress crônico e indícios de má saúde, incluindo doenças cardiovasculares e um sistema imunitário debilitado. Mas será que todos os que possuem conhecimento disso sabem que o stress também está relacionado com o envelhecimento precoce? Neste artigo é mostrado que o stress psicológico está diretamente associado à menor atividade da telomerase – enzima que relacionada à construção de telômeros (complexos proteicos de DNA localizados nas extremidades dos cromossomos) – e ao encurtamento dos mesmos, que são determinantes na longevidade das células, ou seja, determinam relativamente o “tempo de vida” da célula.

Imagem de cromossomo. Telômeros destacados na cor verde. Imagem retirada de http://revistapesquisa.fapesp.br/2015/10/23/hiperatividade-pode-influenciar-tamanho-dos-telomeros/

            Muitas pesquisas recentes apontam para o papel fundamental dos telômeros e da telomerase em relação a doenças e envelhecimento celular. Quando as células se dividem o telômero não é totalmente replicado, levando ao seu encurtamento a cada divisão celular. Sendo assim, os telômeros são como biomarcadores da “idade” da célula, pois são um indício do quanto mais poderá se dividir. O ambiente em que a célula se encontra pode também regular o comprimento dos telômeros, assim como a atividade da telomerase. Em ambientes com um demarcado stress oxidativo, há uma tendência grande de ocorrer o encurtamento, ao passo que a presença de antioxidantes pode atrasar esse processo. Sendo assim, os pesquisadores desse estudo imaginam que o stress psicológico crônico poderia levar a um encurtamento dos telômeros, a uma reduzida capacidade de ação da telomerase e a um stress oxidativo em células sanguíneas mononucleares periféricas.

            Foram realizados experimentos para ser tirada a prova dos quinze com mulheres em estágio de pré-menopausa, que poderiam ser mães biológicas de crianças saudáveis (grupo controle) ou com doenças crônicas (para efeito da pesquisa, chamadas de “mães cuidadoras”). As mães dessas últimas eram previstas como sendo mais expostas ao stress. No entanto, para observar melhor os efeitos do encurtamento dos telômeros sobre o envelhecimento, as análises foram feitas acompanhadas por um controle das idades das mulheres.

            Em suma, os pesquisadores obtiveram alguns resultados esperados: a média do nível de stress apresentados pelas “mães cuidadoras” foram altos se comparados aos do grupo controle. O comprimento dos telômeros, a atividade da telomerase e a taxa de stress oxidativo não apresentaram variação significativa de um grupo para o outro. No entanto, a duração do stress crônico apresentou certa discrepância de um grupo para o outro. Sendo assim, os pesquisadores concluíram que a duração de submissão ao stress está mais relacionada ao encurtamento dos telômeros do que simplesmente estar submetido a condições estressantes em si.

            Para maiores informações sobre o assunto e conferir o artigo na íntegra, acesse o site: http://www.pnas.org/content/101/49/17312.full.pdf

Os dinossauros estão vivos e voando por ai!

Por: Giovanna Pontillo Guimarães

A passagem dos dinossauros pela Terra sempre gerou muita curiosidade e paixão de cientistas e pessoas de todo o mundo. Com o sucesso da franquia Jurassic Park o tema ganhou ainda mais notabilidade, o que fez crescer consideravelmente a procura pelas causas da extinção dos répteis gigantes. Infelizmente, nunca mais veremos um Velociraptor ou um Tiranossauro, mas temos diariamente a oportunidade de encontrar seus irmãos que descendem da mesma linhagem: as aves.

O estudo da evolução dos diversos elementos que caracterizam uma ave (como o surgimento das penas, escápula, sacos aéreos e habilidade de voar) tem, através de registros fósseis, cada vez mais ligado esses seres aos dinossauros. As aves há bastante tempo são consideradas parentes próximos de diversas linhagens de répteis, incluindo as tartarugas e os lagartos. Uma relação íntima entre aves e dinossauros foi inicialmente proposta no século XIX, após a descoberta da ave primitiva Archaeopteryx.

Um pena fossilizada encontrada em 1860 em um depósito calcário do Jurássico Superior em Solnhofen, na Alemanha, foi descrita como pertencente a Archaeopteryx lithographica. Em 1863, Richard Owen descreveu o esqueleto completo da espécie, colocando-a como uma ave, apesar de possuir unhas nos membros dianteiros e uma longa causa óssea, características dos répteis. O biólogo Thomas Henry Huxley, um grande defensor da teoria da origem das espécies por seleção natural, imediatamente definiu o Archaeopteryx como um fóssil de transição entre aves e dinossauros. Mais recentemente surgiu um consenso científico que acredita que as aves são um grupo de dinossauros terópodes que evoluíram na Era Mesozoica.

Um modelo do Archaeopteryx lithographica em exibição no Museu de História Natural da Universidade de Oxford.

As aves compartilham diversas características com os dinossauros, especialmente com terópodes maniraptores, como os dromeossaurídeos, que análises biológicas mostram ser seus parentes próximos. A maior dificuldade está na identificação de registros fósseis, que já apontam similaridades nos sistemas digestivo e cardiovascular, assim como similaridades comportamentais e a presença de penas. A descoberta de tecidos macios fossilizados de Tyrannosaurus rex permitiu a comparação da anatomia celular e da sequência das proteínas de colágeno, e ambos ofereceram evidências adicionais, corroborando a hipótese da relação dinossauro-ave.

Em 1990 deu-se a descoberta de fósseis de aves espetacularmente preservados em várias formações geológicas do Cretáceo inferior na província de Liaoning, no nordeste da China. Em 1996, paleontólogos chineses descreveram o Sinosauropteryx como um novo gênero de ave, a partir de um fóssil da formação Yixian, mas este animal foi rapidamente reidentificado como um dinossauro terópode. Seu corpo era recoberto por "protopenas", longas estruturas filamentosas, que foram consideradas homólogas às penas mais avançadas das aves. Cientistas chineses e norte-americanos descreveram o Caudipteryx e o Protarchaeopteryx logo depois. Baseando-se nas características dos esqueletos, esses animais foram considerados dinossauros não-avianos, mas seus resquícios de orifícios de penas completamente formadas são muito parecidos com os das aves.

Comparações de esqueletos de aves e dinossauros, assim como análises cladísticas, fortalecem a justificativa da ligação, particularmente para um ramo dos terópodes chamado Maniraptora. A similaridade entre os esqueletos incluem o pescoço, o púbis, o punho, membros dianteiros, cintura escapular, escápula, fúrcula e osso da garganta.

Grandes dinossauros comedores de carne tinham um complexo sistema de sacos de ar similares àqueles encontrados nas aves modernas. Os pulmões dos dinossauros terópodes (carnívoros que caminhavam sobre duas pernas e tinham pés semelhantes aos das aves) provavelmente bombeavam ar para cavidades ocas em seus esqueletos, assim como as aves. "O que foi uma vez formalmente considerado único das aves estava presente de alguma forma nos ancestrais das aves", disse o pesquisador responsável pelo estudo.

Cladograma demonstrando a evidência oológica sobre a origem das aves a partir de dinossauros terópodes. Notar a presença das camadas que compõe a casca do ovo e a assimetria na forma do ovo dos últimos grupos. Extraído de Chiappe & Vargas (2003).

As penas, o esqueleto e os pulmões presentes nos fósseis de aves são apenas algumas das características que as tornam próximas dos dinossauros. Muito desse incrível mundo e das transformações que fizeram a transposição da Terra dominada pelos dinossauros para o céu cercado de aves ainda precisam ser descobertos e estudados. A evolução é incrível, nada se cria e nada se perde, tudo evolui.

Referências 

Brochu, C.A. & Norell, M.A. (2000) Temporal congruence and the origin of Livezey, B.C. & Zusi, R.L. (2007) Higher-order phylogeny of modern birds birds. Journal of Vertebrate Paleontology 20(1): 197-200. (Theropoda, Aves; Neornithes) based on comparative anatomy. II. 

Burgers, P. & Chiappe, L.M. (1999) The wing of Archaeopteryx as a primary O'Connor, P.M. & Claessens, L.P.A.M. (2005) Basic avian pulmonary design thrust generator. Nature 399: 60-62.

Favretto, Mario Arthur. (2009) Sobre a origem das aves (Theropoda: Aves) Atualidades Ornitológicas On-line. N 150. UNOESC, Joaçaba.

Polypedilum vanderplanki, uma larva capaz de viver sem água?

Por: Vitor Barbosa Sério

A água é uma substância fundamental para a vida devido às suas características físico-químicas. Graças à polaridade de suas moléculas, ela é capaz de dar estabilidade para diversas substâncias orgânicas, estabelecendo pontes de hidrogênio com as mesmas. Além disso, por ser um fluido, é também um meio que permite mobilidade para essas moléculas, sem a qual, não haveria metabolismo. Portanto, a água é essencial para a vida como a conhecemos, mas alguns seres vivos são capazes de viver sem água por longos períodos. Esses seres são capazes de entrar num estado que chamamos de anidrobiose.

Anidrobiose é um tipo de criptobiose, estado reversível em que o metabolismo é interrompido devido a influências externas, causada por desidratação e revertida com a reidratação. Diversos organismos são capazes de entrar nesse estado para sobreviver a épocas de privação de água, como nematoides, sementes de plantas, tardígrados e, o que será mais detalhado nesse texto, Polypedilum vanderplanki. 

Imagem ilustrando o ciclo de vida de P. vanderplanki, com o clico normal em azul e o ciclo anidrobiótico em laranja. Imagem adaptada de Trehalose and Abiotic Stress in Biological Systems. Imagem adaptada com original disponível em: <http://www.intechopen.com/books/abiotic-stress-in-plants-mechanisms-and-adaptations/trehalose-and-abiotic-stress-in-biological-systems>.

P. vanderplanki é uma espécie de quironomídeo, que são insetos da ordem Díptera e parentes próximos dos pernilongos. Suas larvas são o maior animal anidrobiótico conhecido e, apesar de crescerem em ambientes aquáticos (da mesma forma que as larvas de pernilongos), são capazes de suportar até 17 anos sem água! O funcionamento exato da anidrobiose ainda não é claro para a ciência e, provavelmente, ele varia bastante entre cada espécie. Pesquisas recentes com P. vanderplanki, indicam que, no caso desses insetos, um fator essencial é a produção de trealose durante esse estado.

Ilustração de duas moléculas de glicose e uma de trealose. Imagem adaptada com original disponível em: <http://bluetb.drpi.ch/pathway/myc/reactions.html>

A trealose é um dissacarídeo formado por duas moléculas de glicose, formando uma molécula bastante estável e com alta capacidade de formar pontes de hidrogênio, assim como a água. Essa característica permite que a trealose substitua a água para manter as moléculas estáveis dentro das células. Além disso, a trealose é também capaz de formar uma estrutura mais rígida dentro da célula (um tipo de vidro biológico) e a rigidez dessa estrutura protege ainda mais a célula contra danos decorrentes da falta de água.

A imagem ilustra a perda na estabilidade da estrutura de uma proteína ao perder água e a trealose substituindo a água nessa estrutura. Imagem adaptada do artigo Anhydrobiosis: Drying Out with Sugar, publicado pela revista Cell em dezembro de 2014, e autoria de Kevin A. Morano.

  

Portanto, a trealose substitui a água, protegendo as estruturas das células, mas sem dar mobilidade para as mesmas como a água daria. Logo, o animal não morre, mas o metabolismo fica interrompido. Contudo, ao longo do tempo alguns danos vão, inevitavelmente, ocorrendo e, se a larva não for reidratada, ela acaba eventualmente morrendo. Além do tempo, as larvas ainda podem morrer por predação, parasitismo ou até se expostas a temperaturas acima de 65°C, que danificaria a estrutura do vidro.

Logo, essas larvas não podem viver sem água de maneira literal, mas chegam perto disso e mostram que, talvez, a vida sem água seja possível.

Referências:

SAKURAI, M. et al. Vitrification is essential for anhydrobiosis in an African chironomid, Polypedilum vanderplanki. PNAS, v. 105, n. 13, p. 5093-5098, abr. 2008.

MORANO, K. Anhydrobiosis: Drying Out with Sugar. Cell, v. 24, n. 23, p. R1121-R1123, dez. 2014.

Acredite ou não, mas seu cérebro tem muito em comum com uma bolinha de papel

Por: Dione Oliveira Jordan

Herculano-Houzel (2012) PNAS

A expansão da superfície cerebral, região chamada de córtex, é uma característica bem evidente ao longo da evolução do cérebro dos mamíferos. O dobramento da superfície cortical em inflexões e sulcos durante o desenvolvimento cerebral desses animais garante que uma área maior de córtex seja acomodada em um menor volume.

O que guia esse mecanismo tão importante para a evolução cerebral dos mamíferos foi o que a neurocientista Suzana Herculano-Houzel e o físico Bruno Mota tentaram responder em sua pesquisa a respeito dessa intrigante característica da anatomia cortical.

Até então acreditava-se que o dobramento do córtex estava intimamente relacionado ao número de neurônios, mas os resultados apresentados pelos citados cientistas quebram esse paradigma sugerindo outras respostas para essa questão.

Levando em consideração dados coletados ao longo de 10 anos a respeito da área, espessura e número de neurônios do córtex os cientistas fizeram uma análise comparativa da neuroanatomia de 38 espécies de mamíferos. Com esses dados eles encontraram uma fórmula que demostra que a superfície exposta do córtex é proporcional à sua área total multiplicada pela raiz quadrada de sua espessura, o que equivale a dizer que cérebros maiores (com maior área) e com córtex mais finos tem maior “grau de dobramento”.

Assim, de acordo com as descobertas dos dois cientistas, a formação das dobras do córtex obedece a regras puramente físicas, e não biológicas, como antes se pensava. As características do mecanismo do dobramento do córtex são igualmente observadas na formação de bolinhas de papel: um papel mais fino e com maior área sempre terá sempre mais dobras.

Essas conclusões explicam doenças como a lisencefalia humana, uma condição genética que altera o “dobramento” do córtex, tornando-o mais espesso e com menor superfície, acarretando em convulsões e dificuldades de aprendizado.

Para mais informações sobre os resultados e os métodos utilizados pelos pesquisadores acesse o artigo: http://www.suzanaherculanohouzel.com/2015-mota-herculano-houzel-sc/

Oficina de Reparo de DNA: novos horizontes em câncer e envelhecimento?

Por: Bruno Ghirotto Nunes

O modelo em dupla-hélice da molécula de DNA, tal como o conhecemos atualmente, foi proposto em 1953 por J. Watson e F. Crick e consiste em duas fitas simples de DNA, cuja composição é dada por uma sequência de unidades que se repetem ao longo de cada fita, os nucleotídeos (um grupamento fosfato, um açúcar e uma base nitrogenada). As bases são o “alfabeto” do genoma humano, sendo a sequência de letras formada por elas essencial na manutenção da integridade e função genômicas - adenina (A) pareando-se com timina (T); citosina (C) pareando-se com guanina (G) - e ligam-se entre si por interações químicas, unindo as duas fitas de DNA. Durante a divisão celular, o material genético encontra-se compactado em estruturas enoveladas denominadas cromossomos, todos copiados; a partir daí, as células têm toda a maquinaria para replicar o DNA usando como molde as fitas originais da molécula, garantindo que o mesmo seja distribuído igualmente entre as células-filhas.

(clique nas imagens para melhorar a visualização) 

Para os desenvolvedores do modelo da molécula de DNA aceito até hoje, a cadeia que a compunha deveria ser estável; no entanto, em estudos contemporâneos, têm havido diversos questionamentos quanto a essa suposta estabilidade do DNA: mutações nas “letras” que compõem o genoma; radiação UV; radicais livres (potencial oxidativo) e exposição a agentes cancerígenos são exemplos de desestabilização da estrutura da molécula, o que pode ser extremamente prejudicial aos organismos vivos, sobretudo aos seres humanos.

Nesse sentido, um grupo de pesquisadores mapeou e determinou mecanismos de “conserto” destes danos que afetam a integridade e estabilidade da molécula de DNA. Vencedores do Nobel de Química de 2015, o sueco Tomas Lindahl, o turco Aziz Sancar e o americano Paul Modrich desvendaram em suas pesquisas ferramentas moleculares através das quais o DNA consegue reparar lesões e danos prejudiciais à expressão da informação genética nele contida.

A reprodução de células com erros genéticos foi alvo dos estudos de Lindahl, que sempre buscou em suas pesquisas por enzimas de reparo de DNA. O pesquisador constatou que uma fraqueza química na molécula é que a citosina (C) pode sofrer alterações (retirada de grupo amino) e transformar-se em uracila (U), não podendo mais ligar-se à guanina (G); para resolver este problema, o organismo ativa enzimas chamadas glicosilases, que, em conjunto com outras enzimas reconhece e retira a base U do local, substituindo-a por C novamente, por ação da DNA polimerase (enzima que atua fazendo cópias das fitas a partir de moldes pré-existentes) e de enzimas ligases, num processo denominado reparo por excisão de base.

Sancar, em seus estudos, atuou na investigação de como as células desenvolveram mecanismos para reparar lesões causadas por radiações UV. Dentre suas descobertas, destacou-se o reparo por excisão de nucleotídeo: a radiação UV pode induzir duas timinas (T) a ligarem-se entre si incorretamente, a partir daí, enzimas específicas reconhecem o erro e corta duas pontas da fita de DNA, retirando da molécula um fragmento contendo de 12 a 13 nucleotídeos e, por fim, há novamente a atuação das enzimas polimerase e ligase no reparo das fitas à forma original. Falhas congênitas nesse processo podem desencadear xeroderma pigmentosum, uma doença genética em que os afetados são extremamente sensíveis à radiação UV e desenvolvem  câncer de pele logo após longas exposições ao sol. 

Por fim, Paul Modrich, em suas pesquisas, detectou um mecanismo pelo qual as células podem reparar erros que ocorrem durante o processo de divisão celular, o reparo de mismatch (do inglês desemparelhar) da seguinte forma: duas enzimas reconhecem as células desemparelhadas no DNA; uma enzima especial, denominada MutH reconhece grupos metila na fita-molde (única que originalmente os possui); a sequência defeituosa de nucleotídeos é clivada, o “mismatch” é removido e, mais uma vez, atuam a polimerase e a ligase para remodelar as fitas de DNA. Defeitos nesse mecanismo de reparo podem levar o indivíduo a desenvolver câncer de cólon hereditário, por exemplo.

Além dos citados, há ainda vários mecanismos que são responsáveis pelo reparo da informação genética no organismo. A exposição a fatores tóxicos aos genes é constante e leva a alterações na molécula de DNA, muitas vezes irreversíveis. O genoma humano iria entrar em colapso caso não existissem os mecanismos de reparo - o defeito em qualquer componente levaria a uma mudança repentina na informação genética e poderia aumentar o risco de câncer.

Em casos de câncer, a instabilidade da molécula de DNA deve-se ao fato de a grande maioria dos sistemas de reparo não se encontrar em funcionamento, restando alguns poucos funcionais; como resultado, as células ficam cada vez mais dependentes destes escassos mecanismos para reparar seu genoma e manterem-se vivas. Pesquisas recentes de cunho terapêutico têm envolvido o uso de fármacos supressores da maquinaria de reparo que resta nas células cancerígenas, o que permitiria abrandar ou até mesmo abolir o crescimento das mesmas e, assim, tornar-se possíveis combatedores do câncer. Cabe agora investir em pesquisas moleculares dos mecanismos de reparo de DNA e descobrir metodologias paralelas de regulação dos mesmos que possam intervir no desenvolvimento de doenças, com aplicações principalmente na área farmacêutica e no envelhecimento, já que foi constatado que os indivíduos que atingem a longevidade apresentam de fato mecanismos de reparo mais eficientes. 

Que o Nobel seja apenas um incentivo a este tão vasto e fascinante campo de pesquisa!

Informação científica oficial do Nobel (Academia Real Sueca de Ciências):

"http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2015/advanced-chemistryprize2015.pdf"

Referências artigos originais, disponíveis para assinantes (i. e. Pubmed):

Lahue, R. S, Au, K. G. and Modrich, P. (1989) DNA Mismatch Correction in a Defined System, Science, 245(4914), 160–164.

Lindahl, T. (1974) An N-Glycosidase from Escherichia coli That Releases Free Uracil from DNA Containing Deaminated Cystosine Residues, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 71(9), 3649–3653.

Sancar, A. and Rupp, W. D. (1983) A Novel Repair Enzyme: UVRABC Excision Nuclease of Escherichia coli Cuts a DNA Strand on Both Sides of the Damaged Region, Cell, 33(1), 249–260.