Como a informação genética ajuda as células a resistir ao caos e a permanecer vivas

Um pesquisador do Moffitt Cancer Center introduziu um novo modelo que aborda uma das questões mais fundamentais da biologia: como a informação genética mantém os sistemas vivos organizados e, consequentemente, vivos. Este modelo busca desvendar os mecanismos pelos quais a informação codificada no DNA permite que as células resistam ao caos inerente aos sistemas biológicos e preservem sua integridade funcional. A compreensão dessa dinâmica é crucial para avançar no conhecimento sobre a vida em sua essência, oferecendo novas perspectivas sobre a estabilidade e a resiliência dos sistemas biológicos complexos.

A informação genética, codificada em sequências de nucleotídeos, é traduzida em uma sequência linear de aminoácidos. Para que essa cadeia de aminoácidos desempenhe qualquer função biológica, ela deve se dobrar de maneira precisa e específica, formando uma estrutura tridimensional complexa, conhecida como proteína 3D. O processo de enovelamento proteico é altamente regulado, garantindo que a proteína assuma apenas uma forma funcional entre inúmeras possibilidades, um passo essencial para a execução de tarefas celulares vitais.

Utilizando os princípios da teoria da informação, o controle rigoroso do enovelamento das proteínas para atingir uma única conformação funcional resulta em um ganho significativo de informação. Esse ganho é fundamental para a manutenção da ordem e da funcionalidade celular, permitindo que as células executem suas funções com precisão e eficiência. A capacidade de direcionar a formação de estruturas específicas a partir de uma sequência linear é um dos pilares da complexidade biológica e da resistência à entropia, destacando a importância da informação na organização da matéria viva.

Um mistério central na biologia reside em como uma única célula, como um óvulo fertilizado, pode conter informação suficiente para gerar um organismo complexo e multicelular. Por exemplo, um gene médio contém aproximadamente 2.000 bits de informação. O genoma humano, por sua vez, é extremamente complexo e estima-se que contenha cerca de 30 bilhões de bits de informação, uma quantidade colossal de dados que orquestra o desenvolvimento e a manutenção de um ser humano.

Apesar da vasta quantidade de informação no genoma, um corpo humano adulto é composto por cerca de 40 trilhões de células, e nenhuma informação genética é adicionada ao genoma durante o desenvolvimento embrionário ou pós-natal. Isso significa que toda a complexidade e diversidade celular de um organismo são orquestradas a partir do conjunto inicial de instruções genéticas. O novo modelo do Moffitt Cancer Center busca elucidar como essa informação inicial é eficientemente utilizada para guiar o desenvolvimento e a manutenção da vida em larga escala, desde a célula única até o organismo completo.