Controle protéico no cloroplasto

Uma descoberta realizada por cientistas do Instituto Max Planck de Fisiologia Molecular de Plantas, sediado na Alemanha, pode ser um avanço no desenvolvimento de plantas geneticamente modificadas capazes de produzir substâncias de interesse científico e econômico. O artigo contendo os resultados desse estudo encontra-se na edição desse mês da Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Para o desenvolvimento desse estudo, os pesquisadores se basearam no conhecimento de que, nas células vegetais, o material genético está presente, não só no núcleo e na mitocôndria, mas também nos cloroplastos, organela responsável pela fotossíntese. Como consequência da presença dos ácidos nucléicos, há a síntese de diferentes tipos de proteínas. A importante descoberta realizada pelos cientistas foi a de compreender a regulação da formação dessas macromoléculas nessas organelas.
 
Com o objetivo de saber como se dá a regulação da síntese protéica, eles utilizaram os riboswitches, domínios complexos enovelados de RNA que servem como receptores para metabólitos específicos. Estes domínios são encontrados em regiões não codificadoras de proteínas de vários RNAm, que controlam a expressão de diversos genes através de mudanças estruturais do RNAm provocadas pela ligação com o metabólito. Os riboswitches são importantes elementos genéticos presentes em procariontes e eucariontes que estão envolvidos na regulação de processos metabólicos fundamentais.

Os riboswitches foram modificados e inseridos no material genético dos cloroplastos para tentar controlar a formação de algumas proteínas dessas organelas. Para isso, eles utilizaram riboswitches bacterianos modificados in silico (através de uma simulação computacional), para atender aos requisitos da regulação translacional em plastídios. Após terem sido modificados, foi testada a sua funcionalidade in vivo por meio da transformação estável do genoma do cloroplasto do tabaco (Nicotiana tabacum).

Como resultado dos experimentos, os cientistas conseguiram identificar riboswitches sintéticos atuando como reguladores translacionais da expressão gênica em plastídios que receberam a teofilina, substância encontrada nas plantas de chá, que tem a capacidade de se ligar ao riboswitch no RNAm. Dessa forma, foi possível a leitura do RNA pelos ribossomos do cloroplasto. A partir desses resultados, os pesquisadores concluíram que na presença da teofilina, os cloroplastos sintetizam a proteína correspondente, já na ausência, não há a formação de nenhuma molécula protéica.

16/04/2010
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG