Pesquisadores descobriram que uma modificação estrutural em moléculas do ribossomo, a maquinaria celular responsável pela produção de proteínas, permite que espécies de polvos de águas rasas gerem proteínas com significativamente menos defeitos e agregações tóxicas.
Importância das Proteínas
Praticamente todos os processos biológicos dependem de proteínas. Estas incluem enzimas que catalisam reações vitais, anticorpos que defendem o organismo contra invasores, hormônios que comunicam entre células, além de substâncias como colágeno e elastano que conferem estrutura aos tecidos.
A síntese dessas moléculas complexas ocorre dentro das células através de ribossomos. Estes trabalham constantemente tecendo cadeias de aminoácidos, que, após dobramento, se transformam em proteínas funcionais. Contudo, ocasionalmente, são produzidos lotes defeituosos, resultando no emaranhamento de proteínas malformadas em agregados tóxicos.
Adaptação nos Polvos
Embora esse problema possa ocorrer em qualquer organismo, os polvos demonstram um controle de qualidade mais rigoroso. Um novo estudo aponta que certas linhagens de polvo possuem uma mutação genética única que possibilita uma síntese proteica muito mais precisa, com redução drástica de erros. Essa adaptação teria surgido há cerca de cem milhões de anos, coincidindo com o desenvolvimento de um sistema nervoso mais sofisticado nesses animais.
Detalhes da Descoberta Científica
A pesquisa foi realizada por cientistas da Universidade Harvard e está acessível na plataforma bioRxiv como um preprint, aguardando revisão por pares para publicação no periódico Current Biology. A mutação foi localizada em moléculas de RNA, especificamente em uma lacuna no RNA ribossômico (rRNA), que organiza a montagem proteica no ribossomo.
O processo fundamental de fabricação de proteínas é universal: o DNA armazena as instruções, que são transcritas em RNA mensageiro (mRNA) e levadas aos ribossomos para síntese. O rRNA atua conectando os aminoácidos. Enquanto muitas partes do rRNA são idênticas em todas as espécies, essa não é o caso para determinados polvos.
Identificação da Mutação
A descoberta ocorreu incidentalmente durante um teste de rotina com RNAs. Ao analisar o RNA da espécie de água rasa *Octopus bimaculoides*, uma aluna da bióloga Amy Si-Ying Lee, coordenadora do estudo, observou uma divisão incomum na faixa do RNA ribossômico, diferentemente do que seria esperado em outros seres vivos.
Como os ribossomos são formados por proteínas e RNA, a instrução para essa alteração deve estar no DNA. A equipe conseguiu identificar a mutação nos genes responsáveis pela divisão do rRNA, que ocorre no núcleo central do ribossomo, no ponto onde cada aminoácido é ligado à sua instrução. Apesar disso, o ribossomo mantém sua funcionalidade.
Função da Quebra Molecular
Para determinar a função dessa quebra, os pesquisadores introduziram a mesma mutação em bactérias *Escherichia coli*, o que resultou em uma melhoria notável na precisão. A taxa de erro dos ribossomos bacterianos foi reduzida pela metade, e a chave residiu no controle de qualidade: os ribossomos dos polvos são mais seletivos sobre quais proteínas descartar e têm menor tolerância a aminoácidos incorretos incorporados durante a síntese.
Adicionalmente, a mutação facilita o processamento correto de sequências de mRNA que sofreram edição. Cefalópodes, como os polvos, editam seu próprio RNA mais do que qualquer outro ser conhecido, permitindo adaptações a diferentes temperaturas sem alterar o DNA. No entanto, essa edição de RNA eleva o risco de proteínas defeituosas; a quebra do rRNA ajuda a mitigar esse risco.
Implicações Evolutivas
Ao examinar outras espécies, os cientistas encontraram essa característica em mais 15 tipos de polvo de águas rasas, mas não em nenhuma das 12 espécies de polvos de águas profundas. Isso sugere que a quebra do rRNA surgiu junto a uma separação evolutiva há mais de cem milhões de anos, quando os polvos se dividiram em Incirrata (linhagem de águas rasas com sistema nervoso complexo) e Cirrata (de águas profundas com sistemas nervosos mais simples).
Os pesquisadores especulam que essa alteração no ribossomo poderia ter sido benéfica para espécies com cérebros em expansão, prevenindo agregações proteicas tóxicas que poderiam danificar os neurônios. Todavia, ainda não é possível confirmar se o desenvolvimento cerebral foi a causa dessa mutação genética recém-descoberta.