Código genético do DNA é descrito matematicamente por brasileiros

http://i3.squidoocdn.com/resize/squidoo_images/-1/lens10910791_1273367193DNA_mathImage.jpgA descoberta da estrutura matemática do DNA, além de referendar os fatos descritos pela biologia, é altamente promissora para o entendimento de anomalias observadas nos sistemas celulares e mesmo para possibilitar previsões de novas descobertas ainda não observadas em laboratório.

Cientistas brasileiros descobriram que as sequências das moléculas de DNA podem ser reproduzidas através de estruturas matemáticas.

A descrição matemática da estrutura genética deverá ampliar consideravelmente a capacidade de compreensão do funcionamento dos sistemas biológicos – e, eventualmente, as possibilidades de sua manipulação.

Na física e na química, o uso de equações matemáticas para explicar, quantificar e prever a possibilidade de ocorrência de transformações naturais ou provocadas se tornou rotineiro.

Na biologia, porém, esse recurso é bem mais recente e ainda muito restrito. Vários pesquisadores das áreas de teoria e codificação da informação, principalmente nos EUA e da Europa, vinham tentando reproduzir as sequências de DNA através de estruturas matemáticas.

A primazia do feito, contudo, coube a um grupo de pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e da Universidade de São Paulo (USP).

Código de correção de erros

Os cientistas brasileiros estabeleceram uma relação matemática entre um código numérico e a sequência do DNA, o ácido desoxirribonucléico, portador dos genes dentro das células.

O código numérico é similar ao usado para correção de erros em programas de computador.

De forma geral, os códigos de correção de erros estão presentes na comunicação via satélite, nas comunicações internas de um computador e no armazenamento de dados – portanto, fazem parte do cotidiano de todos que usam a internet, celulares, TVs, CDs, pen-drives etc.

A utilização destes códigos tem como objetivo a correção de erros que ocorrem durante a transmissão ou o armazenamento da informação.

A associação dos códigos corretores de erros com sequências de DNA constitui objeto de pesquisa desde os anos 80.

O grupo brasileiro estabeleceu essa relação com diferentes sequências de DNA que constituem o genoma (exons, íntrons, DNA repetitivo, sequência de direcionamento, proteínas, hormônios, gene, etc) até chegarem na reprodução do genoma completo de um plasmídeo.

DNA mitocondrial

As mitocôndrias, organelas responsáveis pela respiração celular, apesar de conterem o seu próprio DNA e toda maquinaria necessária para fabricar proteínas, sintetizam somente um pequeno número dessas proteínas.

A grande maioria das proteínas mitocondriais é codificada por genes que ficam no núcleo das células, sintetizadas no citosol e posteriormente enviadas para as mitocôndrias.

Neste caso, a proteína é considerada como a informação que será enviada para a organela, existindo um código padrão para transmiti-la.

Durante o estudo, os pesquisadores brasileiros mostraram que o modelo que empregaram se ajusta a diferentes sequências de DNA.

Essa modelagem, além de referendar os fatos descritos pela biologia, mostra-se altamente promissora para o entendimento de anomalias observadas nos sistemas celulares e mesmo para possibilitar previsões de novas descobertas ainda não observadas em laboratório.

A modelagem matemática do código genético do DNA pode possibilitar a descoberta de curas de doenças de forma mais rápida do que é possível hoje. [Imagem: Bbkkk/Wikimedia]Grupo interdisciplinar

A complexidade do assunto, e a interface com outras áreas do conhecimento, exigiu a formação de um grupo interdisciplinar para levar a pesquisa adiante.

A possibilidade de utilização de um código matemático que transcrevesse a sequência de DNA foi proposta pelo professor Reginaldo Palazzo Júnior, da Unicamp, a duas de suas alunas de doutorado: Andréa Santos Leite da Rocha e Luzinete Cristina Bonani de Faria, ambas graduadas em matemática pela PUC-Campinas.

Elas se propuseram inicialmente a estudar o transporte das proteínas mitocondriais.

O grupo interdisciplinar se consolidou com a colaboração do professor Márcio de Castro Silva Filho, geneticista especializado em transporte de proteínas, da Escola Superior de Agronomia Luiz de Queiroz (Esalq) da USP, e do engenheiro de computação João Henrique Kleinschmidt, professor da Universidade Federal do ABC, em Santo André.

Reginaldo Palazzo, ele próprio vindo da engenharia elétrica, é especialista na chamada teoria matemática da comunicação, área de estudo da transmissão de todo o tipo de informação e de seus códigos.

Código genético matemático

Iniciou-se então a abordagem para descrever uma estrutura matemática nas sequências de DNA.

A modelagem matemática que se mostrou adequada foi aplicada tanto em sequências de DNA de fungos, vírus, plantas, bactérias e humanos, quanto no gene “TRAV7” do Homo sapiens e no genoma do plasmídeo (DNA extra-cromossomais) da bactéria Lactococcus lactis, verificando que a maioria destas sequências foi geradas por um código matemático.

O feito dos pesquisadores brasileiros apresenta uma solução importante e inovadora para a biologia, permitindo que os fenômenos possam passar a ser analisados por métodos quantitativos.

Palazzo considera que essa nova fase exigirá maior diálogo entre biólogos, matemáticos e engenheiros eletrônicos e afirma estar plenamente convencido de que a teoria da informação constitui uma ferramenta adequada para o intercâmbio com a biologia molecular.

Ele reconhece que essa interdisciplinaridade ainda está distante, embora a seu ver o grupo tenha dado um grande passo inicial.

Resultados concretos

A linha de pesquisa orientada por Palazzo desenvolve programas computacionais para a geração, classificação e análise mutacional e de polimorfismos em sequências de DNA.

A pesquisa abre a possibilidade, a partir de um código e de uma solução matemática, de corrigir uma mutação ou um erro celular, de produzir proteínas desejadas e também de encontrar proteínas ainda desconhecidas existentes nas células.

Em decorrência, o método pode ser aplicado em projetos e pesquisas com a finalidade de criar novas funções para determinada sequência de DNA através de mutações segundo as necessidades comerciais e científicas, afirmam Andréa e Luzinete.

Essa modelagem matemática, afirma o professor Palazzo, que permite caracterizar um sistema biológico, pode possibilitar, através de um programa computacional, a realização de análises que levem a resultados concretos.

Hoje, a pesquisa na área da saúde é, em geral, demorada e dispendiosa. E, mesmo assim, não raro, depois de um longo tempo, não se conseguem resultados positivos.

Com a utilização de um software, a caracterização e a simulação do que se pretende pode ser realizada previamente no computador.

As previsões teóricas poderão ser testadas em laboratório de uma forma sistemática e eficaz, tornando os resultados muito mais confiáveis. A modelagem matemática pode possibilitar a cura de uma doença de forma mais rápida, segundo o pesquisador.

Biologia matemática

Para o professor, a teoria se mostrou válida para certos fatos concretos, mas admite que ainda há muito a ser feito.

Ele considera que a linha adotada está sendo delineada e lembra que alguns pesquisadores chegam a afirmar que não existe uma estrutura matemática que possa ser associada a sequências de DNA. “Nós estamos mostrando que existe”, afirma o docente.

Ele insiste que o processo adotado efetivamente inova na modelagem em relação aos trabalhos propostos anteriormente e revela-se bastante coerente e consistente com o modelo biológico vigente.

Os pesquisadores consideram que, por tratar-se de uma proposta nova, que se insere numa área estratégica de pesquisa e de inovação tecnológica e, mais, que a detenção do conhecimento necessário se resume a poucos pesquisadores, é imprescindível que esforços sejam despendidos na formação de recursos humanos para o estabelecimento de uma massa crítica de especialistas na área.

Para isso, consideram fundamental o respaldo institucional quanto ao reconhecimento da relevância em prover uma infraestrutura de pesquisa bem como no estabelecimento de um programa de pós-graduação na área.

Fonte: InovaçãoTecnologica

14 Comentários

  1. Parabéns, parabéns e parabéns, + um ouco de investimento na pessoa de cada BRASUCA q tiver interesse em crescer e teremos mt + de coisas boas p o BRASIL…Tentem.Sds.

  2. Sinceramente, não sei se existe … O DNA é uma cadeia química, e cada átomo e molécula se unem aos outros seguindo a lógica das ligações químicas. Não é lógica matemática na formação do DNA, mas química.

  3. Essa área junto com a nanotecnologia é uma das mais promissoras para o Brasil…Falta só mais investimentos é claro.SDS

  4. Nossos cientistas tem que desvendar os códigos genéticos e/ou padrões de funcionamento dos cérebros de indivíduos que sofrem do mal da corrupção ou psicopatias anti-socialmente-coletiva… E a partir dessa pesquisa desenvolver algum tipo de vacina ou tratamento químico-psiquiátrico inibidor… Mas, enquanto não é possível descobrir as causas e as soluções para conter esses sêres degenerados e tão nocivos à sociedade humana, sugiro que submentam-os à procedimentos de lobotomia…
    PROCEDIMENTO PARA ESTADO VEGETATIVO COMPULSÓRIO PARA OS INIMIGOS DO BEM ESTAR SOCIAL COLETIVO… Este é o avanço que precisamos!
    🙂

  5. Dandolo não só é possivel – como os cientistas brasileiros
    realizaram pela primeira vez o feito.
    A seguencia molecular do DNA foi reproduzido em uma estrutura matematica.
    Como dizem – agora é investir em R.H.
    Se não como sempre ficamos para tras
    Abs

  6. Vamos pensar … Cada grupo de genes recebeu um número, depois fizeram uma correlação estatística com as características humanas e as doenças. Correto, mas é dessa maneira que os laboratórios espalhados pelo mundo já fazem.
    Eu estou querendo fabricar uma máquina (robótica) para projetar medicamentos personalizados, de acordo com a genética de cada ser humano. Outro projeto que eu tenho é a fórmula da longevidade. Imagine pessoas vivendo 100, 200, 300, 400 anos com a aparência de 25 anos.
    O conhecimento é um só.

  7. Não existem nexo nos termos usados para definir o que é mitocôndria e onde ela se encontra. Elas são os pulmões celulares, ou seja, são organelas(…existem várias tipos de organelas). Enquanto que o texto não condiz esta regra da bioquímica. Podemos descrever uma célula em 03 partes, além destes itens anteriores, a carioteca separa o útero nuclear da membrana plasmática(citosol, hialoplasma, citoplasma), aí encontram as organelas, neste espaço maior celular. Não existem mitocôndria mitocondrial e, sim DNA mitocondrial e o DNA Nuclear. O responsável pela perpetuação da espécie é o DNA(construído praticamente do elemento químico fósforo), ou seja, para reprodução. Nestes filamentos (DNA) chamamos de cromátides, ondes os mesmos são formados de quatro proteínas(ACGT) que dar vida ao planeta(…todos os seres vivos existentes…)do vegetal ao animal. E desde já, constituídos por trincas de proteínas. Um ser Humano tem quase trinta mil trinca de proteínas em seu DNA, olhe que temos 92 pares dos mesmos(…em uma única célula humana e mais ou menos 300.000.000.000.000 de células eu um SER). A França é pioneira após os EUA em computação gráfica em estudo com o DNA (… é feito através das cores), que é infinita com o advento dos Super-computadores. Esta pesquisa já foi feita pela França desde 1990(…através das cores, que usa os PCs para calcular, usando à matemática). Agora que o Brasil descobriu que os números são infinitos, enquanto que o mundo europeu já descobriu através das cores há 21 anos atras.
    Vamos inovar com qualidade, inventar à RODA, ela já existe. Necessitamos evidente pesquisar e, termos intercâmbio nesta área,más não colocarmos com detentor de uma tecnologia já homologado por terceiros, de conhecimento público.
    Por isto é que tenho “medo”, por que, ao comprarmos Tecnologia de Pratilheira para o nosso Vetor(Caça) … é imensa as áreas especificas de macro, micro e nanotecnologia, neste avião de quase quinta geração(Rafale). Se for os Franceses os vencedores, ou Russos, ou os EUA, temos que termos um seleto grupo de engenheiros para questionarmos a “T/T” dos aviões. Por que se dependermos dos engenheiros de Israel ou qualquer outra nacionalidade, podemos passar o mesmo vexame que está atualmente ocorrendo com os Ucranianos, não existe “amigo” nesta área e, sim espionagem industrial. , para ser repassada. O vencedor do FX só ira transferir o que nós dominarmos, aí está à falha.
    Venho aqui destacar a onde a pesquisa tem pouco investimento ou nenhum, onde, os Mosquitos que matam o brasileiro de montão(Anopheles, Aedes,Culex,Lutzomya); e causam:
    _Calazar;
    _Febre amarela;
    _Dengue;
    _Malária;
    _Doenças de chagas (Tripanossoma Cruzi).
    Veja que os “Livros Didáticos” doados pelo Governo Federal não aborda estes protozoários como seres que estão entre nós e causam inúmeras patologias aos “Brasileiros do Brasil”. Lamentável, mas somos a Sétima Economia do planeta sem distribuição de renda. Onde os juros são os maiores, ainda querem inflação baixa. Não estou mas entendo nada. “Eles” fazem um Brasil só pra “Eles”. Falando sério, a Biologia é uma Ciência da Probabilidade Matemática, usamos a álgebra e as Cores também(mas em tudo a bioquímica está presente, através das reações-químicas), são fatores interligados intimamente nunca fora divergente, mas há uma dualidade de convergência, isto é, a Evolução dentro das Ciências Naturais.
    Amigos estarei sempre aqui.
    Abraços!

  8. A teoria é que a mitocôndria seria um célula procariota que teria invadido outra maior do mesmo tipo. Com o passar do tempo e mutações sofridas nas sucessivas reproduções a mitocôndria foi perdendo suas organelas já que as da célula maior supria sua suas nescidades. E a célula maior por sua vez foi perdendo sua capacidade de realizar respiração celular, pois as mitocôndrias produziam ATP suficiente para ela. E no final a dependência se tornou vital à sobrevivência das duas, a célula mãe se especializando em fabricar compostos e a mitocôndria em produzir ATP, fornecendo energia para célula, e isso explicaria a existência de DNA mitocondrial e nuclear. A versão vegetal para a mesma teoria é o cloroplasto, podendo ter origens comuns.
    Em um futuro onde o homem domine a engenharia genética, serão criados humanos onde o cloroplasto faria parte de suas células, sendo assim capaz de realizar fotossíntese, ou seja, capturar a energia solar sem precisar de ingerir compostos energéticos, com o açúcar, bastando se expor ao sol. Estes seres comeriam pouco alimento sólido e seriam verdes por causa de clorofila. Ecológico não?

  9. Bem, na verdade eu procuro ver tudo de maneira lógica. Leio as teorias existentes, mas gosto de checá-las.
    Estamos ainda engatinhando em matéria de corpo humano e a engenharia genético e as células tronco, foram realmente um grande avanço, mas ainda falta muita coisa.
    Eu acho que nós temos um corpo elétrico que coloca cada cada célula no seu lugar. A minha pesquisa começaria por aí. Eu também gostaria de fabricar uma máquina robótica, para poder decifrar as células antigas e construir novos tipos de células. Já tenho esse projeto em mente, mas me falta apoio em laboratório, coisa que eu jamais conseguirei no Brasil. Se os EUA ou França quiserem me levar, estarão fazendo um grande bem para a humanidade.
    Tenho outro pré-projeto em mente, que é uma estratégia para vivermos por muitos anos. Aliás tenho 3 estratégias.
    1) Preciso da máquina citada a cima, a fim de modificar as células do corpo. Já devem estar indo por esse caminho.
    2) Tem a linha de neutralizar o telômero. Também já estão indo por esse caminho;
    3) Tenho um outro caminho, que é inédito e muito simples de ser feito, por isso não posso dizer aqui como seria, para não quebrar o espírito de novidade.
    O Processo de Longevidade do Dandolo.
    Sobre as mitocôndrias, foram fruto do processo evolutivo.
    Pode ser que ela tenha fabricado o restante da célula em seu redor. Tudo veio dos vírus. Dois vírus se uniram e formaram a célula. Acabei com a teoria anterior.

  10. jnpnhr
    O que você disse tem lógica, mas a natureza não seguiu por esse caminho, pois as plantas têm necessidade de obter nutrientes e água do solo, e serem estáticas, para não gastarem muita energia. A mesma coisa ocorre com os planctons. Agora, se você me dissesse que o ser humano poderá ser que nem a baleia ou tubarão, concordaria 100 % com você.

  11. é! teria de passar o dia todo tomando sol e ser bastante sedentário, apesar de ter gente que já faz isso por aí…

  12. Encontrei a fórmula da longevidade, mas ninguém no Brasil se interessa por esse projeto. As grandes ideias se perdem, por falta de mentalidade de pesquisa de um povo.

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