Ficha de Leitura nº 5

Data: 9/03/2011

Unidade de Ensino: Património Genético

Conteúdo/assunto: Manipulação genética

Título: Em busca da clonagem natural

Resumo: A apomixis é na verdade um método misterioso e fascinante de reprodução assexual de algumas plantas e que tem sido analisado por biotecnólogos de todo o mundo que tentam perceber este processo de clonagem natural.
Depois de anos a estudar a vida sexual dos vegetais, que renunciaram completamente à via sexual para se reproduzirem, e de analisar a Arabidopsis thaliana − o modelo vegetal por excelência − que se reproduz sexualmente, o grupo liderado por Jean Philippe Vielle-Calzada descobriu que uma proteína chamada Argonauta 9 reprime as células sexuais para que não se convertam células reprodutivas.

“É uma proteína formada por pequenas moléculas de ARN que se comporta como uma reguladora mestre que controla o destino das células e ordena-lhes quando e como devem converter-se em células reprodutivas”, explicou ao El País Vielle-Calzada, do Laboratório Nacional de Genética para a Biodiversidade de Cinvestav.

Fecundação

Na maior parte das plantas comestíveis como o milho, o trigo e o sorgo entre muitas outras, a reprodução sexual mais utilizada é a dupla fecundação e o óvulo transforma-se progressivamente numa semente.

Assim, as sementes herdam metade do seu material genético da mãe e outra metade do pai, e por isto as características genéticas alteram-se de uma geração para a outra.

Por outro lado, com a apomixis as plantas são capazes de se reproduzir formando embriões sem necessidade de fecundação. As células apomíticas contêm todos os genes necessários para formar novas sementes geneticamente idênticas à planta mãe.

Se fosse possível induzir a apomixis nas plantas de milho modificado isto teria implicações revolucionárias que iriam alterar o mercado das sementes no mundo, e consequentemente da biotecnologia

Para descobrir a função da Argonauta 9, os investigadores utilizaram a planta mais utilizada por cientistas: Arabidopsis thaliana (prima da mostrada) da qual se conhecem todos os genes.

Nos genes activos no óvulo verifica-se a presença de Argonauta 9;

“Trata-se de uma proteína que participa nas etapas iniciais da formação de células que dão lugar ao gametócito (células sexuais)".

Fonte: http://www.cienciahoje.pt/

Pesquisador: Inês Gonçalves

Em busca da clonagem natural

Argonauta 9 é o nome da proteína que pode desvendar o mistério

Pode parecer um nome de um jogo de computador ou de um filme de ficção científica, mas a apomixis é na verdade um método misterioso e fascinante de reprodução assexual de algumas plantas e que tem sido analisado por biotecnólogos de todo o mundo que tentam perceber este processo de clonagem natural.

Ainda são desconhecidos muitas características dos seus mecanismos moleculares, e por isso converteu-se no Santo Graal da biologia vegetal.

Um grupo investigador do Centro de Investigação e de Estudos Avançados da Unidade de Irapuato, no México, deu um passo fundamental para descobrir estes segredos genéticos, de acordo com um artigo publicado na revista Nature.

Depois de anos a estudar a vida sexual dos vegetais, que renunciaram completamente à via sexual para se reproduzirem, e de analisar a Arabidopsis thaliana − o modelo vegetal por excelência − que se reproduz sexualmente, o grupo liderado por Jean Philippe Vielle-Calzada descobriu que uma proteína chamada Argonauta 9 reprime as células sexuais para que não se convertam células reprodutivas.

“É uma proteína formada por pequenas moléculas de ARN que se comporta como uma reguladora mestre que controla o destino das células e ordena-lhes quando e como devem converter-se em células reprodutivas”, explicou ao El País Vielle-Calzada, do Laboratório Nacional de Genética para a Biodiversidade de Cinvestav.

Pelo menos 25 grupos científicos de todo o mundo competem para encontrar a chave da sexualidade das plantas e até ao momento ignorava-se o papel da Argonauta 9 no aparelho reprodutor. Com o trabalho dos cientistas mexicanos e dos seus colaboradores norte-americanos e franceses descobriu-se a reguladora inicial que confere um papel repressor do destino celular que está presente em todas as plantas que se reproduzem sexualmente.

“Estávamos a investigar num sentido completamente oposto, analisando genes que controlam a meiose (processo de divisão celular), mas esta descoberta não tem nada a ver com a meiose”, afirma Vielle-Calzada.

Fecundação

Na maior parte das plantas comestíveis como o milho, o trigo e o sorgo entre muitas outras, a reprodução sexual mais utilizada é a dupla fecundação, ou seja, primeiro o óvulo é fecundado por um grão de pólen, com o qual se forma o embrião; posteriormente, uma segunda célula espermática une-se a uma célula central para dar lugar à formação do endoesperma, um tecido com bastante conteúdo proteico indispensável para a sobrevivência do embrião. Após este processo, o óvulo transforma-se progressivamente numa semente.

Assim, as sementes herdam metade do seu material genético da mãe e outra metade do pai, e por isto as características genéticas alteram-se de uma geração para a outra.

Por outro lado, com a apomixis as plantas são capazes de se reproduzir formando embriões sem necessidade de fecundação. As células apomíticas contêm todos os genes necessários para formar novas sementes geneticamente idênticas à planta mãe.

Geneticamente modificados

A partir dos anos 50 do século XX, começaram a desenvolver-se sementes geneticamente modificadas dos principais alimentos a nível mundial, o que permitiu maiores rendimentos após um longo processo de hibridação, através do qual se seleccionam e cruzam certas plantas para obter características agrícolas específicas.

“Os híbridos são de uso frequente na agricultura moderna, pois são mais produtivos e menos susceptíveis aos agente patogénicos, conservando um fenómenos chamado vigor híbrido”, afirma Hanspeter Schöb, do Instituto de Biologia de Plantas da Universidade de Zurich.

O investigador suíço explica que com estas sementes, o agricultor não pode deixar uma parte da sua colheita para plantar no ano seguinte, porque ao combinar os traços genéticos com a reprodução sexual das plantas a colheita fica heterogénea, o que não é suportável na agricultura moderna e automatizada.

Deste modo, o valor agrícola das sementes híbridas mantém-se apenas num ciclo de cultivo e os agricultores são obrigados a comprar sementes melhoradas de ano para ano.

O mercado mundial das sementes híbridas é dominado em mais de 90 por cento por menos de dez empresas transnacionais que, de acordo com a Organização das Nações Unidas para a Agricultura e Alimentação (FAO), obtêm lucros de 26 500 milhões de euros por ano.

Se fosse possível induzir a apomixis nas plantas de milho modificado isto teria implicações revolucionárias que iriam alterar o mercado das sementes no mundo, e consequentemente da biotecnologia. Há mais de vinte anos que tanto empresas com agricultores se têm interessado neste campo de investigação.

Vielle-Calzada afirma que este é apenas um primeiro passo e ainda falta muito para chegar ao objectivo de simplificar os métodos de reprodução das sementes modificadas mantendo as suas características genéticas à perpetuidade. “Trata-se de um desenvolvimento que se deve manter o seu carácter público, que deve beneficiar os produtores e os agricultores mais pobres que não teriam de comprar tantas sementes”, explica o autor do estudo.

Modelo vegetal

Para descobrir a função da Argonauta 9, os investigadores utilizaram a planta mais utilizada por cientistas: Arabidopsis thaliana (prima da mostrada) da qual se conhecem todos os genes, e com a qual já se fizeram milhares de investigações. Reproduz-se em apenas seis semanas e utiliza a via sexual para se reproduzir.

A equipa centrou a sua atenção nos genes activos no óvulo com o objectivo de identificar as proteínas essenciais que dirigem a reprodução assexual, e que mostra a presença de Argonauta 9, o qual chamou a sua atenção porque, apesar de se conhecer toda a família de argonautas, nunca se tinham observado em células reprodutivas.

“Observamos o que nunca antes ninguém tinha observado”, explicou Vianey Olmedo, investigadora do Cinvestav e co-autora do estudo. “Trata-se de uma proteína que participa nas etapas iniciais da formação de células que dão lugar ao gametócito (células sexuais)".

Uma vez identificada a proteína, os investigadores analisaram uma mutante de Arabidopsis que não é produzida e observaram que esta alteração permite que mais células adquiram a identidade e capacidade de formar-se como gâmetas.

Em vez de produzir apenas um, a grande parte dos óvulos sem Argonauta 9 produziram vários gâmetas anormais que continham toda a informação genética completa.

“Cortando a sua função, causamos uma reacção esquizofrénica das células no óvulo para aquelas que supostamente não se convertiam em gâmetas e converteram-se”, afirmou Vielle-Calzada. “Parece que no estado normal evita que estas células sejam transformadas em precursoras do gâmeta, o qual sugere que a Argonauta 9 inicia a apomixis”

Esta é a primeira base molecular da apomixis, mas os investigadores já estão a preparar os passos seguintes para que num futuro próximo possa ter aplicações concretas no campo.

“É o princípio que nos permitira entender o processo completo e, eventualmente, implementá-lo nas plantas cultiváveis, onde não necessariamente ocorria o mesmo que na Arabidopsis, pois cada planta e espécie em um fim diferente”, explicou Vianey Olmedo que avisou: “Há que analisar o modo como participam as outras proteínas, como interagem entre elas e que outros elementos intervêm no processo, mas esta é uma teoria geral da qual partiremos”.