Uma cornucópia de evidências para o design: embalagem de DNA do vírus T4

Vírus bacteriófago T4 (Angelito7 em Wikimedia Commons - CC BY-SA 2.5)

Observação: Há links, no texto original, que já não funcionam mais. Mesmo assim, foram mantidos na tradução.

por Fazale Rana

4 de maio de 2011

O Dia de Ação de Graças é meu feriado favorito. Adoro a comida, a camaradagem e a chance de refletir sobre a abundância de bênçãos em minha vida. Estou cheio de um espírito de gratidão.

Eu experimentei esse mesmo sentimento de gratidão depois de pensar sobre a pesquisa científica recente da Universidade Católica da América em Washington DC. Esses cientistas obtiveram novas revelações sobre a estrutura e a função da máquina de empacotamento de DNA do vírus T4. [1] Suas descobertas revelaram uma cornucópia de novas evidências para o design inteligente.

O Processo de Infecção

Os vírus são agentes infecciosos que consistem em uma cápsula de proteína que abriga material genético (DNA ou RNA). Múltiplas cópias de subunidades de proteína idênticas interagem para formar o capsídeo. Alguns vírus também possuem uma cauda de proteína que se estende da base do capsídeo viral, que também consiste em várias subunidades de proteína.

 

Os vírus infectam células ligando-se à superfície de uma célula-alvo e injetando seu próprio material genético na célula. Quando presente, a cauda viral liga o vírus à superfície da célula-alvo e injeta o material genético viral na célula hospedeira.

Uma vez dentro da célula, o material genético viral usa a maquinaria enzimática da célula hospedeira para fazer cópias de si mesmo e de suas proteínas, que então se reúnem para formar múltiplas cópias do vírus. Com o tempo, as partículas virais recém-produzidas fazem com que a célula hospedeira se rompa, liberando os vírus nascentes para repetir o ciclo infeccioso.

O vírus T4 infecta a bactéria, Escherichia coli. O vídeo abaixo mostra a ligação do vírus T4 à superfície da E. coli, seguido pela injeção de seu material genético (DNA) na célula hospedeira.

O Motor de Empacotamento de DNA do Vírus T4

Pesquisadores têm interesse de longo prazo no vírus T4, particularmente por causa da maneira como a dupla hélice do DNA é embalada extremamente firme dentro da cabeça viral. Conforme o DNA pressiona contra as paredes do capsídeo, ele gera alta pressão (cerca de dez vezes a de uma garrafa de champanhe). Essa alta pressão serve a um propósito funcional ao conduzir o DNA viral para dentro da célula hospedeira durante o processo de injeção.

O empacotamento apertado é obtido por uma máquina molecular chamada motor de empacotamento de DNA. Este motor se liga à abertura do capsídeo vazio e desloca o DNA para dentro do capsídeo. A quebra da ATP (um composto de alta energia que libera energia quando ligações-chave dentro de sua estrutura são quebradas) alimenta esta operação. Quando o DNA é completamente translocado, o motor de empacotamento se dissocia do capsídeo.

Como mostra o vídeo abaixo {O vídeo que o artigo original menciona não está mais disponível}, o DNA é levado para o capsídeo quando partes do motor alternam entre dois estados estruturais distintos. Esse movimento, alimentado pela quebra de ATP, gera uma força eletrostática que empurra a molécula de DNA altamente carregada negativamente para o capsídeo.

Os virologistas presumiram que o motor de empacotamento de DNA se ligaria apenas a capsídeos vazios. O trabalho mais recente, no entanto, indica que o motor se ligará a capsídeos cheios também, enfiando ainda mais DNA na cabeça viral.

Esse comportamento é vantajoso para o vírus. Ocasionalmente, o motor de empacotamento de DNA se desvincula prematuramente do capsídeo antes que o deslocamento de DNA tenha sido totalmente alcançado. Quando isso acontece, a partícula viral resultante não terá um genoma completo. Apesar da dissociação prematura, a ligação indiscriminada do motor de empacotamento de DNA ainda permite a oportunidade de uma partícula viral ser totalmente montada. Quando o motor de empacotamento de DNA se liga a um vírus parcialmente preenchido, ele adiciona mais DNA à cabeça viral até que o complemento total de DNA seja deslocado para o capsídeo. O comportamento promíscuo do motor de empacotamento de DNA pode ser visto como um recurso de design elegante, garantindo que o número máximo de vírus seja montado.

Esse comportamento também leva a partículas virais com capsídeos superlotados, o que gera pressões ainda maiores que o normal dentro do capsídeo e, assim, melhora a eficiência da injeção de DNA na célula hospedeira.

Os Usos Biomédicos do Motor de Empacotamento de DNA do T4

Os cientistas da Universidade Católica da América perceberam que o comportamento promíscuo do motor de empacotamento de DNA poderia ser explorado para aplicações biomédicas, especificamente entrega de genes para células-alvo no corpo humano. Eles propõem que as proteínas do capsídeo poderiam ser alteradas para se ligarem a uma célula-alvo específica e que o motor de empacotamento de DNA poderia ser usado para carregar o capsídeo modificado com pedaços de DNA que contêm genes úteis para uma variedade de propósitos terapêuticos.

O Motor de Empacotamento DNA do T4 e o Caso do Design

Como discuti no artigo passado e expliquei em detalhes em The Cell's Design (O design da célula), a grande semelhança entre máquinas feitas pelo homem e motores moleculares revigora o Argumento do relojoeiro de Paley e ajuda a defender que a vida deriva do trabalho de um Criador.

Alguns criticam o “novo” Argumento do relojoeiro afirmando que a analogia entre máquinas biomoleculares e designs humanos é puramente metafórica e não reflete um relacionamento verdadeiro. Como tal, eles sustentam, a similaridade entre máquinas biomoleculares e designs humanos não pode ser usada para defender o design inteligente. [2]

A proposta dos cientistas da Universidade Católica da América, no entanto, ajuda a formular uma resposta a esse desafio. O uso potencial do motor de empacotamento de DNA para empacotar capsídeos modificados com pedaços terapêuticos de DNA no intuito de entregar {materiais específicos} a células e tecidos específicos destaca esse complexo biomolecular como uma verdadeira máquina. Na verdade, é exatamente assim que esses pesquisadores veem o motor de empacotamento de DNA, como uma máquina. Também é provocativo que a arquitetura e a operação do motor de empacotamento de DNA do T4 tenham inspirado o design de um potencial sistema de entrega de genes. Em outras palavras, o uso proposto da máquina de empacotamento de DNA do T4 como uma máquina afirma o Argumento do relojoeiro.

O uso de vírus para fornecer terapia genética tem implicações teológicas adicionais. Em vez de representar um tipo de mal natural, os vírus podem ser entendidos como uma parte providencial da criação de Deus.

Notas de Fim

1. Zhihong Zhang et al., “A Promiscuous DNA Packaging Machine from Bacteriophage T4”, PLoS Biology 9, n.º 2 (fevereiro de 2011): e1000592; doi:10.1371/journal.pbio.1000592.
2. Massimo Pigliucci e Maarten Boudry, “Why Machine-Information Metaphors are Bad for Science and Science Education”, Science and Education 20 (2011): 453–71; doi:10.1007/s11191-010-9267-6.

________________________

Traduzido de A Cornucopia of Evidence for Intelligent Design: DNA Packaging of the T4 Virus (RTB)

Etiquetas:

bioquímica - biomaquinaria celular/microbiana - biomáquina - biomimética