A Importância dos Fungos para o Homem

Uma Razão para seqüenciar Genomas de Fungos

Uma das últimas palavras de ordem na investigação sobre o genoma é “genômica funcional”, que é, essencialmente, o estudo de novos genes de função através de manipulação direta do genoma. A principal razão para fazer isso é que conhecer a sequência de leveduras e outros organismos deixou claro que não sabemos a função de muitos dos frames de leitura abertos previstos. A habilidade de manipular o genoma de eucariontes simples como S. cerevisiae e A. os nidulanos tornam-nos atraentes para iniciar estudos que elucidarão a função destes genes desconhecidos. Isso será muito mais difícil de realizar com novos genes no genoma humano, exceto nos casos raros em que a natureza nos forneceu mutações. Do mesmo modo, a genómica funcional que utiliza os actuais métodos de orientação genética no rato é difícil e dispendiosa, embora estejam a ser desenvolvidas novas tecnologias que possam eventualmente tornar esta abordagem sustentável. Porque os fungos filamentosos representam um vasto grupo de organismos em que muitas das mesmas ferramentas disponíveis para estudo de brotamento fermento genes podem ser aplicadas, será possível avaliar novos genes funções destes organismos. Os seus variados estilos de vida e a complexidade das suas funções celulares devem constituir um excelente complemento do trabalho em curso nas leveduras de nascença e de fissão.

o que faz de A. nidulans uma escolha apropriada para um projecto de sequenciação do genoma? A. nidulanos tem sido usado extensivamente para abordar questões fundamentais da biologia desde a década de 1950. O relativamente simples genética desta fungos filamentosos foi usada para investigar uma variedade de genética fenômenos, incluindo os mecanismos de regulação de carbono e metabolismo de nitrogênio, ciclo celular, citoesqueleto, funções e desenvolvimento (Morris e Enos 1992; Marzluf 1993;Navarro-Bordonaba e Adams, 1994; Osmani e Vós, 1996). Como tal, A. nidulans tem desempenhado um papel importante como um modelo de organismo eucariótico. Provavelmente mais importante é o papel que este organismo tem desempenhado como um sistema modelo para a investigação de questões relativas à biologia de outros membros do gênero que impactam positiva e negativamente o homem. Os membros do gênero Aspergillus são usados como grandes produtores de ácido cítrico, enzimas industriais; amilases, proteases e lipases, para citar alguns, e outros do gênero são patógenos do homem, ou são responsáveis pelo desperdício de alimentos e a produção de metabólitos secundários tóxicos, como a aflatoxina. The total economic impact of the genus Aspergillus on just the U. S. a economia é estimada em ∼ $ 45 bilhões. Porque A. nidulanshas desempenhou um papel importante na nossa compreensão deste gênero grande e diversificado e devido à clara importância econômica destes organismos, é imperativo que obtenhamos uma imagem mais detalhada de seu genoma.

aspectos anteriores do projecto genoma de Aspergillus nidulans baseado na genética clássica estabeleceram que o seu genoma consiste em oito grupos de ligação ou cromossomas. Estes grupos de ligação foram definidos usando métodos genéticos parasexuais e recombinação mitótica para demonstrar a ligação entre genes amplamente espaçados em braços cromossômicos (Clutterbuck 1974). Este estabelecimento de oito grupos de ligação foi confirmado utilizando eletroforese em gel de campo pulsado, que resolve os oito grupos de ligação em seis faixas, duas das quais são duplas e podem ser separadas usando estirpes de translocação. These studies estimated the genome to be 31 megabases( Brody and Carbon 1989), in good agreement with estimates of the size of the genome using reassociation kinetics and colorimetric determination (Bainbridge 1971; Timberlake 1978). Assim, o genoma de A. nidulans é de 2,5 × 107 A 3.0 × 107 pares de base em tamanho e contém poucas sequências repetitivas de DNA. O tamanho relativamente pequeno do A. nidulansgenome, a quantidade limitada de DNA repetitivo, e sua importância como um organismo modelo tornam-no Adequado para sequenciação.

num sentido, todo o genoma de A. nidulans já está sequenciado. Duas bibliotecas cosmídicas contendo 5134 clones individuais foram construídas há vários anos e armazenadas como clones individuais em placas microtitoras. Estas bibliotecas foram mais tarde classificadas por hibridação em subconjuntos específicos de cromossomos que são estimados para cobrir ∼95% de cada cromossomo (Brody et al. 1991). O mapeamento dessas bibliotecas foi levado ainda mais longe. Usando um método rápido de custo Aleatório, as duas bibliotecas cosmid foram usadas para construir um mapa físico do cromossomo IV de A. nidulans (Wang et al. 1994). Este trabalho foi estendido para desenvolver mapas físicos para todos os oito cromossomas do genoma A. nidulans. Estes mapas e os métodos utilizados para os derivar podem ser encontrados no sitehttp://fungo.genetics.uga.edu:5080/. usar estes métodos para construir mapas físicos para cada um dos cromossomas fornece a base sobre a qual a sequenciação em larga escala do ADN do genoma A. nidulans poderia começar. No entanto, é igualmente importante salientar que estes mapas também suscitaram alguma preocupação por parte dos membros da theA. comunidade nidulans porque há vários casos onde eles não são colinear com o mapa genético. A falta de colinearidade pode refletir a má qualidade do mapa genético, que é baseado na atribuição da ordem dos genes a partir de três cruzes de pontos. Alternativamente, estas ordens podem ser incorretas porque os marcadores genéticos utilizados estavam muito distantes, impedindo a ordenação adequada. É evidente que esta é uma questão que será resolvida a tempo, uma vez conhecida a sequência completa do genoma. Por que não sequenciamos o genoma de A. nidulans ou de outros fungos filamentosos? Os esforços atuais de sequenciamento estão sendo direcionados para organismos microbianos que são de importância médica, como bactérias causadoras de doenças. Acredita-se que a elucidação de sua sequência genômica tem o potencial de produzir insights imediatos sobre novas estratégias terapêuticas. Isto é um pouco lamentável, na medida em que estamos a ignorar grupos inteiros de organismos, enquanto estamos a tentar determinar se a sequenciação do genoma completo será útil. À medida que estes projetos avançam, precisamos considerar outras razões para a sequenciação do genoma, incluindo a importância de ser capaz de analisar a função genética após a identificação de quadros de leitura aberta por análise de seqüência. É precisamente aqui que se encontra o esforço do genoma da levedura. Os pesquisadores são confrontados com a determinação de novas funções genéticas, e o mesmo será verdade para qualquer organismo para o qual determinamos a sequência completa. Alguns destes genes serão específicos à levedura, outros terão papéis em todos os fungos, e outros ainda funcionarão em todos os eucariontes. Para saber em que Classe cada gene cai nele será importante obter sequências de numerosos organismos. Seria muito lamentável se os cientistas da vida não tivessem um papel ativo na escolha dos organismos cujos genomas deveriam ser sequenciados. A cuidadosa seleção de organismos é provável que nos dê maiores insights sobre os processos de especiação e evolução do genoma. No caso dos fungos, que se presume terem divergido há cerca de mil milhões de anos, estas questões são particularmente relevantes. Nós, como cientistas, temos de nos preocupar com outra questão que os estudos do genoma irão levantar. Esta questão é que não é possível derivar a função genética a partir de uma comparação de sequências de genes. Considere o problema geral das grandes famílias de enzimas. A reação química catalisada por enzimas da família pode ser a mesma, mas seus substratos podem ser muito diferentes. Devido a isso, a comparação de sequência direta pode fornecer um guia apenas para a função de um produto genético, mas não os substratos em que atua. Assim, neste exemplo poderíamos dizer que um produto genético compartilha um site catalítico com o de outros na família, mas não podemos dizer em que via bioquímica ele funciona. À medida que começamos a investigar a função de novos produtos genéticos, devemos ter em mente que, embora dois genes codificem proteínas semelhantes, elas podem funcionar de forma diferente, ou como no caso de enzimas com atividades semelhantes, elas podem funcionar em diferentes vias. Isto fornece outra razão para estudar a função genética em mais do que um pequeno número de sistemas. Finalmente, um gene pode revelar sua função celular mais facilmente em um sistema do que em outro porque a biologia do sistema tem uma exigência especial para a função.

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