Os Ribossomos e o Registro da Evolução

Um novo estudo co-financiado pelo Instituto de Astrobiologia da NASA (NAI) sobre a evolução dos ribossomos foi publicado esta semana no periódico Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America (PNAS). Desta vez os cientistas compararam as estruturas tridimensionais dos ribossomos de uma variedade de espécies de complexidade biológica variável, incluindo humanos, leveduras, bactérias e archaea e descobriram “impressões digitais” distintas nos ribossomos, onde novas estruturas foram adicionadas à superfície ribossômica, sem alterar o núcleo ribossômico pré-existente. Segundo os pesquisadores, esse núcleo ribossômico se originou há mais de 3 bilhões de anos antes do último ancestral universal comum (LUCA) da vida.

De acordo com o professor Lore Williams da Escola de Química e Bioquímica do Instituto de Tecnologia da Geórgia (Georgia Tech) e principal investigador da equipe da NAI, a história dos ribossomos nos conta a origem da vida. 

“O sistema de tradução é o sistema operacional de vida”, disse Williams. “Na sua essência o ribossomo é o mesmo em todos os lugares. O ribossomo é biologia universal”.

A equipe da Georgia Tech tem se dedicado ao estudo da origem e evolução dos ribossomos. Os pesquisadores constataram que o núcleo do ribossomo é essencialmente o mesmo em  seres humanos, leveduras, bactérias e archaea – em todos os sistemas vivos, enfim. Também descobriram que enquanto as regiões exteriores dos ribossomos se expandem e se tornam complexas, as espécies ganham complexidade. Através da retirada digital das camadas de ribossomos modernos no novo estudo, os cientistas foram capazes de modelar as estruturas dos ribossomos primordiais.

Neste trabalho, a equipe da Georgia Tech mostrou que os organismos evoluem e se tornam mais complexos, assim como os seus ribossomos. Os seres humanos têm os maiores e mais complexos ribossomos. Mas as modificações limitam-se à superfície – o cerne do ribossomo de um ser humano é o mesmo que o do ribossomo bacteriano. Podemos perceber isso no vídeo disponibilizado pelos autores do estudo sobre a origem e a evolução dos ribossomos. No estudo em questão, Williams e seu colega Anton Petrov mostram como segmentos foram sendo continuamente adicionados ao ribossomo, sem alterar a estrutura subjacente. 

Os ribossomos existem em todas as células e são responsáveis ​​pela tradução do RNA mensageiro (RNAm) em proteína. A informação genética armazenada no DNA é transcrita em RNAm, que é então enviado para fora do núcleo da célula. Os ribossomos, em todas as espécies, usam o RNAm como um projeto para a construção de todas as proteínas e enzimas essenciais para a vida. Os cientistas comprovaram no estudo que o RNA ribossomal (RNAr) dos eucariontes contém segmentos de expansão acrescidos sobre a superfície do cerne ribossômico, os quais são quase idênticos em estrutura aos que estão presentes nos ribossomos dos procariontes. A comparação entre os ribossomos eucarióticos e procarióticos permitiu aos pesquisadores identificar as chamadas "impressões digitais de inserção" dos segmentos de expansão. 

Os autores do estudo afirmam que, conceitualmente, reverter essas expansões permite a extrapolação para trás no tempo para gerar modelos de ribossomos primordiais. Segundo Lore Williams:

 “Nós aprendemos algumas das regras do ribossomo, que a evolução pode alterar o ribossomo, desde que ela não mexa com o seu cerne”. “A evolução pode adicionar coisas, mas ela não pode mudar o que já estava lá”.

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Referência:

Scalice, Daniella 'O ribossomo: o registro da evolução' [tradução Universo Racionalista] Astrobiology Life in the Universe, July 2, 2014 [original]

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Para saber mais:

• Petrov, A et al. 2014. Evolution of the ribosome at atomic resolution. DOI 10.1073/pnas.1407205111

Crédito da imagem: Loren Williams / Georgia Institute of Technology.