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As ajudas de brotamento do fermento fazem previsões úteis sobre a biologia dos indivíduos

Agora custa somente alguns mil Euros para arranjar em seqüência o genoma de um ser humano individual. Contudo, para a maioria de nós, conhecer nossa seqüência do genoma não seria útil. Cada um humano tem mais de 20 000 genes, e em cada um de nós diversos mil destes genes levam mutações. Nós não conhecemos o que acontece quando a maioria de genes humanos são alterados, assim que significa que nós não podemos ainda fazer muitas previsões úteis sobre nossa saúde da seqüência de nosso genoma. Põe uma outra maneira, porque a maioria de doenças que humanas comuns nós não conhecemos a maioria dos genes que são importantes, e assim que nós não podemos prever se uma pessoa desenvolverá uma doença de sua seqüência do ADN.

Para avaliar se é possível fazer previsões úteis sobre a biologia dos indivíduos, os pesquisadores de CRG giraram para uma espécie mais simples e melhor compreendida - fermento de brotamento.  O fermento de brotamento é usado para fazer o pão, a cerveja e o vinho, e estudado como “um organismo modelo” por milhares de pesquisadores.  Isto significa que os 6000 genes do fermento de brotamento são provavelmente melhores compreendidos do que aqueles de quaisquer outras espécies no planeta.

“O ponto-chave está aquele em um organismo que modelo nós podemos testar como bom nossas previsões são. Nós temos uma ideia muito melhor dos genes que são importantes para cada processo, e assim que nós podemos realmente testar se nós podemos fazer previsões úteis sobre a biologia dos indivíduos, como se estão afectadas por uma droga”, dizemos Ben Lehner, coordenador do estudo e professor da pesquisa de ICREA no CRG.  “No fermento nós podemos fazer previsões, e então nós podemos usar um grande número experiências rápidas e baratas para testar se estas previsões estão correctas.  Isto é muito importante - poder testar experimental como os métodos bons da previsão trabalham realmente.”

Os pesquisadores avaliaram previsões sobre os fenótipos de 19 variedades de fermento (Saccharomyces Cerevisiae). O primeiro desafio enfrentado era determinar qual dos aproximadamente 3000 transformou genes em cada um individual é alterado realmente na função.  Então, com base nesta variação, tiveram que prever se cada um individual é provável ser anormal para um fenótipo particular tal como o crescimento em uma condição ambiental diferente. Na última parte do projecto, mais de 1.600 testes experimentais foram realizados sob circunstâncias diferentes. Os resultados mostraram que é possível fazer previsões exactas sobre o fenótipo de uma tensão do S. cerevisiae.

De acordo com os pesquisadores, há pelo menos, duas condições necessárias para tal projecto: conhecimento muito bom sobre os genes que são importantes para um fenótipo, e experiências executadas em indivíduos sob circunstâncias controladas para avaliar como exacto as previsões são. No caso do ser humano, isto é muito difícil de conseguir, porque os milhares de variáveis são involvidos (de molecular a ambiental) e a maioria de genes que afectam fenótipos e doenças particulares permanecem ser identificados. Este é o inconveniente principal actual com medicina personalizada: não tendo o conhecimento ou as ferramentas necessário testar todas as variáveis envolvidas.

Ao contrário, fazer e previsões fenotípicas testá-las em um organismo modelo simples tal como o fermento permitem que os pesquisadores testem que os modelos alternativos e as metodologias fornecem as melhores previsões. Certamente os pesquisadores sugerem no artigo que as melhorias futuras possam melhor ser conseguidas organizando do “as competições da previsão fenótipo” que envolvem muitos laboratórios diferentes.

“A coisa a mais importante é ter o conhecimento detalhado sobre os genes que são importantes para um fenótipo particular. Não é possível prever exactamente se nós conhecemos somente um subconjunto dos genes que são importantes”, dizemos o primeiro autor do Dutch do estudo Roubo Jelier, um pesquisador cargo-doutoral de Cierva do la de Juan de no CRG.  “Contudo, nós encontramos que, quando nossa compreensão da função do gene é boa, as previsões bastante exactas podem ser feitas usando um modelo genético surpreendentemente simples. Isto fornece alguma esperança para o futuro da medicina personalizada e com carácter de previsão nos seres humanos.”

O estudo será publicado na genética da natureza do jornal e foi financiado pelo ministério da ciência e a inovação (MMCINN) e o Conselho de Pesquisa europeu (ERC).

Sumário original do papel:

“Um desafio central na genética é prever a variação fenotípica das seqüências individuais do genoma. Aqui nós construímos e avaliamos previsões fenotípicas para 19 tensões de Saccharomyces Cerevisiae. Nós usamos métodos baseados conservação para prever o impacto da variação da proteína-codificação dentro dos genes na função da proteína. Nós classificamos então tensões usando uma contagem da previsão que meça a soma total de mudanças dealteração em grupos diferentes de genes relatados à influência sobre 100 fenótipos em telas genoma-largas da perda--função. Nós avaliamos nossas previsões comparando as com a taxa de crescimento e a eficiência observadas de 15 tensões testadas através de 20 condições em experiências quantitativas. O desempenho com carácter de previsão mediano, como medido por ROC AUC, era 0,76, e as previsões eram mais exactas quando os genes relatados para influenciar um traço foram conectados altamente em uma rede funcional do gene.”