Avanços nas Redes Genômica e Proteômica

Contribuições importantes ao desenvolvimento científico e tecnológico nacional comprovam que a estratégia do trabalho em rede pode ser produtiva e econômica

O trabalho em rede tem se mostrado  uma estratégia eficaz de avanço nas ciências de ponta. É o que comprovam, nos últimos três anos, as redes Genômica (RioGene) e Proteômica da FAPERJ, das quais participam especialistas dos mais importantes centros de pesquisa e universidades do estado do Rio de Janeiro.

O coordenador do RioGene, Paulo Cavalcanti Gomes Ferreira, do Departamento de Bioquímica Médica da UFRJ, destaca como maior trunfo da rede o mapeamento do genoma da bactéria Glucona­­cetobacter diazotrophicus, capaz de retirar o nitrogênio do ar e transferí-lo para as plantas, agindo como um fertilizante natural em culturas como a da cana-de-açúcar.

Paulo Ferreira também menciona a formação de pessoal capacitado. Desde a criação da rede, em 2001, oito grupos de pesquisadores receberam treinamento em todas as etapas da genômica e da anotação de genes. Além de cientistas da UFRJ, participam do RioGene grupos da PUC-Rio, Uenf, UFRRJ, Uerj, Embrapa e do LNCC (Laboratório Nacional de Computação Científica). Segundo ele, os investimentos somam R$ 3.37 milhões oriundos da FAPERJ e R$ 1.4 milhão do CNPq.

Caminho longo pela frente

Mas ainda há muito a percorrer. “Os seqüenciadores são suficientes para os desafios atuais, mas para maiores desafios são necessários novos equipamentos, especialmente na área de análise de expressão (microarrays)”, explica Ferreira.

Em março, os pesquisadores da rede receberam a visita de uma das maiores autoridades em genomas de bactérias do mundo: Julian Parkhill, do Wellcome Trust Sanger Institute, na Inglaterra, que já completou o seqüenciamento do genoma de 38 organismos. Parkhill é responsável, no instituto, pela coordenação do seqüenciamento de todos os genomas de bactéria, assim como pela anotação dos genes e por projetos de genômica comparativa entre os genomas de organismos inteiramente seqüenciados. Dr. Parkhill veio prestar consultaria na etapa de fechamento do genoma da Glucona­cetobacter diaztrophicus.

Em seguimento ao trabalho do Rio Gene, a Rede Proteômica, criada em 2002, tem como um dos seus principais projetos o estudo do proteoma da Gluconacetobacter diazotrophicus. A pesquisa enfoca a curva de crescimento da bactéria, com a separação das proteínas em duas fases de crescimento e duas condições – com ou sem a fixação de nitrogênio – além de tentar elucidar os mecanismos de interação da cana-de-açúcar com a bactéria.

No âmbito da Rede Proteômica, também se destacam os estudos do proteoma do Vibrio cholerae (causador da cólera); do plasma de pacientes infectados por dengue grave na última epidemia; e do veneno de serpentes e seus inibidores naturais, para a busca de terapias mais eficazes contra envenenamentos.

De acordo com o coordenador da Rede Proteômica, Gilberto Domont, do  Departamento de Bioquímica do Instituto de Química da UFRJ, na proteômica o enfoque clássico da "ciência dirigida por hipóteses" (que propõe e resolve questões pontuais) é substituído pela "ciência da descoberta", que simultaneamente estuda a interação complexa entre os vários níveis da informação biológica para entender como funcionam. Esta abordagem se chama Biologia de Sistemas.

Domont explica que é preciso entender a função das proteínas para entender as disfunções. "O futuro da medicina está além do genoma", profetiza.

Para identificar as proteínas, determinar suas funções e suas interações em cada etapa da vida da célula, os cientistas contam com novas técnicas e equipamentos, como sistemas de eletroforese, espectrômetros de massa, scanners para análise de imagens e aparelhos para a purificação de proteínas, adquiridos com apoio da FAPERJ e dos próprios institutos que compõem a rede. O uso destes recursos é compartilhado pelos pesquisadores em diferentes projetos – e este comparti­lhamento é a própria essência da idéia de rede.

Adquirido com recursos da FAPERJ e da Fiocruz, está em teste um espectrômetro de massa Maldi-Tof-Tof, modelo 4.700, instalado no Laboratório de Toxinologia do Departamento de Fisiologia e Farmaco­dinâmica da Fiocruz. O aparelho faz mapas peptídicos e permite a determinação de seqüências de peptídeos. "O espectrômetro ajudará a suprir a necessidade dos projetos de pesquisa da Rede e de colaborações com dezenas de outros laboratórios", afirma.

Três novos laboratórios, dois na Uerj (departamentos de Biologia Celular e Genética e de Farmacologia Bioquímica e Celular) e outro na UFRJ (Instituto de Biologia) foram agregados à Rede Proteômica no fim de 2004 e estão sendo equipados com sistemas de eletro­forese bidimen­sional e de análise de imagens, com recursos da FAPERJ.

Em dois anos de vida da Rede Proteômica, Domont destaca, além da produção científica, a promoção de quatro simpósios e a formação de recursos humanos.  Mais de 50 alunos de diversos estados foram capacitados em técnicas proteômicas, assim como pesquisadores do estado do Rio receberam treinamento em teses e projetos. "Isso mostra nossa liderança e expertise na área", conclui.

O sucesso dos trabalhos das redes é atribuído à boa divisão das tarefas que os diversos grupos se propõem a cumprir. Os coordenadores das redes vêm discutindo com a FAPERJ formas de ampliá-las.

Genoma é o conjunto de seqüências de DNA de um ser vivo.

A genômica

A genômica reúne os métodos para se revelar e analisar estas seqüências. Inclui o seqüenciamento de DNA, a bioinformática, análises de expressão (quais genes estão ligados ou desligados em certo momento) e a proteômica, entre outros aspectos.

O lançamento de novos seqüenciadores e reagentes de alta performance faz cair o custo do seqüenciamento de DNA. Como conseqüência, mais organismos têm o seu genoma seqüenciado. Novas tecnologias também permitem determinar a variação da seqüência de DNA individual, possibilitando relacioná-la a respostas a drogas.

O que é proteoma

O seqüenciamento do genoma humano e de outros sistemas biológicos é o primeiro passo para compreendermos a biologia e as doenças. Embora os genes contenham a informação genética, são as proteínas as responsáveis pela maior parte da química celular. O proteoma é o conjunto de proteínas expresso por um genoma em determinadas condições de tempo, espaço, estado patológico e estímulos externos. O termo foi lançado em 1995 pelo pesquisador Marc Wilkins.

A proteômica

Enquanto a genômica oferece cópias da vida, a proteômica revela seus mecanismos. Proteínas defeituosas são responsáveis por uma gama de doenças, de câncer a Alzheimer.

A proteômica é um conjunto de técnicas desenvolvidas especificamente para analisar proteínas em larga escala. Sua finalidade é comparar seu comportamento em diferentes estados fisiológicos, como na saúde e na doença. As técnicas e os equipamentos usados na proteômica visam separar e identificar milhares de proteínas em sistemas biológicos, possibilitando o estudo e a compreensão de suas estruturas, interações e funções.

Mais informações:

Estatísticas diárias do mapeamento do genoma da bactéria Gluconacetobacter diazotrophicus
http://www.riogene.lncc.br/

Dengue, cólera, veneno de serpente e a influência de bactérias na cultura da cana-de-açúcar: quatro grandes projetos de pesquisa da Rede Proteômica do Rio de Janeiro  www.bioinfo.ufrj.br/proteoma/