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<title>Bact�rias evoluem de forma diferente</title>
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<div style="text-align: center;"><br>
<h3>Bact�rias evoluem de forma diferente<br>
</h3>
<div style="text-align: justify;">9 de setembro de 2010 | Autor:
antonini <br>
<br>
Uma pesquisa internacional com participa��o brasileira mostrou que
bact�rias id�nticas cultivadas em um mesmo ambiente adotam
diferentes estrat�gias de adapta��o.<br>
<br>
No estudo, uma popula��o da bact�ria Escherichia coli evoluiu de
forma divergente para se adaptar �s condi�es do mesmo meio. Depois
de 37 dias de crescimento cont�nuo, os cientistas isolaram diversos
mutantes com diferen�as importantes em genes regulat�rios.<br>
<br>
Os resultados do experimento foram publicados na revista Genome
Biology and Evolution. Coordenado por cientistas da Universidade de
Sydney (Austr�lia) e da Universidade de S�o Paulo (USP), o estudo
teve tamb�m participa��o de pesquisadores da Universidade Nankai
(China).<br>
<br>
O brasileiro Beny Spira, professor do Departamento de Microbiologia
do Instituto de Ci�ncias Biom�dicas (ICB) da USP, realizou seu
p�s-doutorado, com Bolsa da FAPESP, no laborat�rio de Thomas
Ferenci, da Universidade de Sydney. Ambos s�o coautores do artigo.<br>
<br>
Spira coordena atualmente o projeto �O fator sigma S da RNA
polimerase em linhagens de Escherichia coli diarreiog�nicas�,
apoiado pela FAPESP na modalidade Aux�lio � Pesquisa � Regular.<br>
<br>
Segundo ele, no experimento de evolu��o realizado com a Escherichia
coli foi observado um processo de diverg�ncia simp�tica � isto �, em
um mesmo ambiente, a partir de um in�culo inicial geneticamente
homog�neo, uma popula��o de bact�rias id�nticas evoluiu de forma
divergente para melhor se adaptar �s condi�es do meio.<br>
<br>
�A grande novidade � que a evolu��o ocorreu de forma divergente. Em
um ambiente constante, sem barreiras f�sicas, observamos estrat�gias
distintas de adapta��o que resultaram em muta�es em diferentes
genes regulat�rios�, disse � Ag�ncia FAPESP.<br>
<br>
Para o experimento, os autores utilizaram um quimiostato � uma
esp�cie de biorreator que mant�m as condi�es da cultura constantes.
No equipamento, o meio fresco � introduzido continuamente, enquanto
o excesso de bact�rias � eliminado tamb�m de forma cont�nua por meio
de um exaustor.<br>
<br>
�Normalmente, as bact�rias em cultura se multiplicam at� saturar o
ambiente, mas no quimiostato isso n�o ocorre, pois a disponibilidade
de nutrientes � constante e outras caracter�sticas f�sicas, como o
pH, tamb�m. No equipamento, as bact�rias permanecem sempre em
crescimento exponencial e n�o entram na fase estacion�ria�, disse
Spira.<br>
<br>
Durante todo o experimento, a taxa de crescimento das bact�rias era
de 0,1 por hora � isto �, a popula��o de bact�rias levava cerca de
sete horas para dobrar de tamanho, mas se mantinha constante, j� que
parte dela era continuamente eliminada�, explicou.<br>
<br>
Para impedir a satura��o da cultura de bact�rias no quimiostato, �
preciso limitar a quantidade de algum nutriente. No caso, a
quantidade de fosfato � elemento crucial para o crescimento das
bact�rias � foi limitada.<br>
<br>
�Conduzimos o experimento do quimiostato durante 44 dias e, ao longo
desse tempo, retiramos amostras a cada dois ou tr�s dias. No 37� dia
retiramos uma amostra a partir da qual cinco col�nias foram isoladas
� sendo que cada col�nia representa um clone de uma �nica bact�ria.
Essas col�nias foram analisadas e testadas em rela��o a v�rios
fen�tipos, como morfologia da col�nia, sensibilidade a detergentes e
fosfatase alcalina � uma enzima diretamente induzida quando a
bact�ria tem acesso limitado ao fosfato�, disse.<br>
<br>
A maior parte das bact�rias tem um complexo de mais de 40 genes que
respondem ao est�mulo externo de limita��o de fosfato. �Quando h�
pouco fosfato no meio, esses genes codificam prote�nas que v�o
auxili�-las a obter fosfato�, apontou.<br>
<br>
Algumas dessas prote�nas, situadas na membrana da bact�ria, captam
fosfato para o organismo, mesmo que o nutriente esteja em baixa
concentra��o no ambiente.<br>
<br>
�Esper�vamos que a bact�ria, evoluindo em um ambiente limitado em
fosfato por mais de 100 gera�es, acumulasse muta�es que
resultariam em um aumento na express�o de genes relacionados �
capta��o de fosfato. Mas n�o esper�vamos que as bact�rias adotassem
diferentes estrat�gias, promovendo muta�es em diversos genes
regulat�rios�, afirmou.<br>
<br>
<strong>Motor evolutivo</strong><br>
<br>
As bact�rias foram ent�o enviadas para os colaboradores chineses,
que fizeram o sequenciamento completo do genoma de todas elas e
realizaram um estudo de prote�mica, a fim de avaliar como a
express�o de prote�nas se diferenciava entre elas.<br>
<br>
�O estudo de prote�mica mostrou que havia, no total, mais de 30
prote�nas cuja express�o diferia, em cada clone, em rela��o �
bact�ria ancestral. O resultado do sequenciamento foi ainda mais
interessante: as col�nias de bact�rias sofreram ao todo 12 muta�es
diferentes, sendo que tr�s delas se deram em genes regulat�rios
importantes�, disse.<br>
<br>
Depois dos 37 dias no quimiostato, as col�nias de bact�rias tiveram
muta�es nos genes rpoS, hfq e spoT. O gene rpoS codifica para uma
prote�na conhecida como fator sigma S. Os fatores sigma � h� sete
deles na Escherichia coli � s�o respons�veis pelo reconhecimento dos
s�tios promotores dos genes, iniciando o processo de transcri��o.
Eles associam-se � enzima RNA polimerase para exercer essa fun��o. A
RNA polimerase � a principal enzima do complexo respons�vel pela
transcri��o do DNA em RNA.<br>
<br>
�A liga��o do fator sigma ao cerne da RNA polimerase � transit�ria.
Quando a bact�ria precisa de fosfato, usa o fator sigma 70 para
iniciar o processo de transcri��o do gene que codifica a fosfatase
alcalina�, explicou.<br>
<br>
Segundo o professor do ICB-USP, quase todas as prote�nas s�o
reconhecidas pelo fator sigma 70. Mas um outro fator sigma � o sigma
S ou rpoS � ganha import�ncia quando a bact�ria est� em estado de
estresse, ou limita��o nutricional. O sigma S reconhece o promotor
de genes ligados � prote��o da bact�ria.<br>
<br>
�Por um lado, a bact�ria busca o crescimento e precisa do fator
sigma 70. Mas, quando ela come�a a sofrer uma limita��o nutricional,
acumula o sigma S. A bact�ria sofre um dilema, pois os dois fatores
competem entre si. Quando um deles � ligado � RNA polimerase, o
outro � desligado e a bact�ria precisa equilibrar as necessidades de
crescimento e prote��o�, disse.<br>
<br>
Dos cinco isolados obtidos no experimento, tr�s possu�am muta�es em
rpoS. �Como o ambiente tinha limita��o de fosfato, o melhor para a
bact�ria era eliminar o rpoS, pois ao competir com o sigma 70 ele
impede que a bact�ria consiga mais nutrientes�, explicou Spira.<br>
<br>
Esse modelo, segundo Spira, � conhecido como Autopreserva��o e
Compet�ncia Nutricional (Spanc, na sigla em ingl�s).<br>
<br>
�Trata-se de um motor da evolu��o, j� que ele permite acumular
muta�es de acordo com a necessidade imposta pelo ambiente. Quando
h� muito estresse, o organismo acumula muta�es que aumentam a
atividade de rpoS; quando h� poucos nutrientes, ele perde rpoS�,
disse.<br>
<br>
Al�m das tr�s muta�es no gene rpoS nas cinco col�nias isoladas, os
pesquisadores constataram tamb�m muta�es nos genes hfq e spoT,
ambas resultando em uma diminui��o da express�o de rpoS.<br>
<br>
�Todas essas muta�es em genes reguladores tiveram a finalidade de
melhorar a capacidade nutricional da bact�ria, diminuindo a
concentra��o de sigma S. Esse desvio no equil�brio Spanc, no
entanto, n�o � gratuito. A bact�ria teve ganho nutricional, mas teve
tamb�m perda de capacidade de preserva��o, ou seja, de prote��o
contra estresses ambientais�, disse.<br>
<br>
A grande novidade revelada pelo experimento, segundo Spira, � que as
tr�s estrat�gias distintas de muta��o em genes regulat�rios
ocorreram em um ambiente constante sem barreiras f�sicas.<br>
<br>
�Com muta�es em genes regulat�rios, temos uma modifica��o profunda
na fisiologia da bact�ria. Muito possivelmente isso resultaria, a
longo prazo, em um processo de diverg�ncia evolutiva que poderia,
eventualmente, levar ao aparecimento de novas esp�cies�, disse.<br>
<br>
O artigo Divergence Involving Global Regulatory Gene Mutations in an
Escherichia coli Population Evolving under Phosphate Limitation, de
Beny Spira e outros, pode ser lido por assinantes da Genome Biology
and Evolutionem.<br>
</div>
</div>
<br>
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