Pesquisadores identificam sistema Vipr em vírus que desativa genes

Pesquisadores identificaram em vírus um mecanismo chamado Vipr, capaz de reconhecer e desativar genes virais. A descoberta, anunciada em 17 de setembro e descrita em dois estudos publicados na revista Science, pode ajudar a explicar a origem evolutiva do Crispr e abrir caminho para uma nova ferramenta de edição genética. Ainda não se sabe se o Vipr poderá ser adaptado para esse uso.

O Vipr é formado por proteínas associadas a moléculas de ácido ribonucleico (RNA). Nos experimentos, as moléculas de RNA se ligaram a trechos específicos de DNA viral, enquanto as proteínas se enrolaram em torno desses genes e os desativaram. O Crispr também atinge sequências genéticas específicas, mas suas proteínas cortam o DNA.

Os autores propõem que os vírus usam o Vipr como arma contra outros vírus. Quando dois deles infectam a mesma célula, podem disputar o controle da maquinaria molecular do hospedeiro. Um vírus com genes Vipr poderia desativar o concorrente e aumentar suas chances de se replicar, segundo a hipótese apresentada pelos pesquisadores.

A equipe estima que o sistema possa ter mais de 4 bilhões de anos. Os cientistas também sugerem que o Crispr pode ter evoluído a partir dessa defesa viral, depois que micróbios incorporaram o mecanismo e passaram a usá-lo contra vírus invasores. Essa origem, porém, é uma hipótese proposta pelos autores, não uma conclusão definitiva.

A pesquisa começou com a busca por parentes evolutivos do Crispr. Peter Yoon, então aluno de pós-graduação que trabalhava com a bioquímica Jennifer Doudna, examinou as proteínas produzidas por genes associados ao sistema, em vez de comparar apenas os próprios genes. Ele trabalhou com Kenneth Loi, também pós-graduando.

A equipe analisou 2,3 milhões de proteínas e localizou centenas que se assemelhavam a componentes do Crispr, mas não faziam parte de sistemas conhecidos de edição genética em micróbios. Quase todas as proteínas identificadas vieram de vírus. Os pesquisadores deram a elas o nome Vipr e, em seguida, fizeram testes com vírus e células para investigar sua atividade.

Em um dos experimentos, os cientistas usaram uma cepa viral que Doudna mantinha congelada no laboratório para outros estudos. Eles descongelaram o material e infectaram células. As células produziram proteínas Vipr, que se associaram a moléculas de RNA viral e foram observadas atuando sobre o DNA.

O Crispr tornou-se uma ferramenta de edição genética depois que cientistas compreenderam um sistema de defesa natural encontrado em bactérias e outros micróbios. Ele combina proteínas e RNA: a molécula de RNA reconhece uma sequência genética correspondente, e a proteína associada corta o DNA no trecho-alvo. Essa capacidade é usada em pesquisas e no desenvolvimento de aplicações em diferentes áreas.

O Vipr pode apresentar características úteis para uma eventual aplicação tecnológica. Segundo os pesquisadores, suas moléculas são menores que as do Crispr e parecem reconhecer uma variedade maior de sequências genéticas, o que poderia permitir alterações em uma porção mais ampla do genoma. Essas possibilidades ainda precisam ser testadas; a equipe não demonstrou que o sistema funciona como ferramenta de edição em organismos.

Doudna, que recebeu o Prêmio Nobel de Química em 2020 por seu trabalho com Crispr, começou a investigar como o sistema poderia ter evoluído. Yoon afirmou que a descoberta dos parentes virais foi inesperada. Philip Kranzusch, microbiologista da Faculdade de Medicina da Universidade Harvard, que não participou dos estudos, disse que ferramentas de inteligência artificial ajudaram pesquisadores a encontrar relações entre proteínas que antes não eram evidentes.

Os autores avaliam que a interação entre vírus pode ter sido uma força importante na evolução de mecanismos de defesa genética. A hipótese é que, em algum momento, micróbios tenham se apropriado de uma arma viral e a convertido em proteção contra invasores. Para os pesquisadores, a identificação do Vipr também sugere que outras formas de direcionamento genético ainda podem estar escondidas em sistemas virais.