O Potencial e as Aplicações da Translatómica

Compreendendo o Mundo Dinâmico da Tradução Génica

Translome, um termo que abrange todos os componentes diretamente envolvidos no processo de tradução, abre uma janela para o intrincado mundo da biologia molecular. Inclui, mas não se limita a, os principais intervenientes como ribossomas, mRNAs em tradução (RNC-mRNAs), tRNAs e uma variedade de fatores de tradução. Além disso, estende o seu alcance a RNAs regulatórios, como miRNAs e lncRNAs, e até cadeias de peptídeos de novo. A translatómica, um campo em crescimento, investiga a composição e os padrões dinâmicos destes componentes essenciais.

Por favor, consulte o nosso artigo O que é Translatómica?

Perspectivas Translacionais Sob Estresse Abiótico

A vida vegetal enfrenta uma série de desafios, com estresses abióticos como temperaturas extremas, variações na intensidade da luz, seca, salinidade e encharcamento. Estes fatores ambientais impactam significativamente a expressão génica nas plantas. Compreender como os sistemas radiculares navegam por estes desafios sob diferentes condições de irrigação e precipitação é fundamental para o desenvolvimento de culturas resilientes ao clima.

Estudos recentes lançaram luz sobre o translatoma e os perfis de cromatina das células radiculares de arroz sob diferentes condições ambientais. A submersão, por exemplo, diminui a síntese de DNA de genes relacionados ao ciclo celular durante a proliferação. Também impacta genes associados à sinalização do hormônio de crescimento, ao relógio biológico e à regulação de pequenos RNAs nos tecidos terrestres. Entretanto, a biossíntese de matéria corticosa, proteínas de transporte de ferro e assimilação de nitrogênio em células do endosperma/extrínsecas, todas dependentes da disponibilidade de água, experienciam mudanças regulatórias sob condições submersas. Estas descobertas destacam a intrincada rede de regulação génica que responde ao estresse abiótico e identificam fatores de transcrição críticos que impulsionam as respostas a déficits de água e ao desenvolvimento do xilema.

Um atlas da atividade génica das populações de células radiculares de arroz em ambientes agronomicamente relevantes variados. (Reynoso et al., 2022)

Desvendando as Respostas do Translatoma ao Estresse Biótico

Perante ameaças bióticas, as plantas envolvem-se em reprogramação transcricional para se protegerem. No entanto, muito permanece por descobrir sobre a reprogramação translacional durante as respostas imunes das plantas. Os investigadores estão agora a aplicar técnicas de ponta como Ribo-Seq e sequenciação de RNA para decifrar as respostas translacionais das plantas hospedeiras a infecções.

Por exemplo, um estudo examinou o translatoma do vírus da síndrome respiratória e reprodutiva suína (PRRSV). Esta pesquisa revelou estratégias de expressão génica que permitem ao vírus exercer controle translacional durante o seu ciclo de replicação. O estudo encontrou eficiências variáveis em loci específicos e identificou ORFs virais adicionais que podem ser facilitados por novos transcritos virais. Estas descobertas fornecem uma visão mais profunda sobre os intrincados mecanismos da expressão génica viral.

Resumo esquemático dos mecanismos não canónicos de regulação da expressão génica do vírus da síndrome respiratória e reprodutiva suína (PRRSV). (Cook et al., 2022)

Controle Translacional no Desenvolvimento

O controle translacional não se limita às respostas ao estresse. Desempenha um papel crucial na regulação da expressão génica durante o desenvolvimento, facilitando a síntese de produtos génicos específicos de tecido tanto em plantas como em animais.

Investigações recentes exploraram todo o espectro de mRNAs traduzidos pós-fertilização através da análise de polissomas e sequenciação. Surpreendentemente, apenas uma fração dos mRNAs maternos é recrutada seletivamente para polissomas. Este recrutamento, independente da abundância de mRNA, é predominantemente composto por mRNAs ligados a classes funcionais específicas associadas a transições do ciclo celular e a eventos de desenvolvimento posteriores. Intrigantemente, a fertilização pode envolver um modelo de iniciação que não depende da via mTOR, como sugerido pela resposta variável dos novos mRNAs traduzidos à impairação da via mTOR.

Modelo da dinâmica de recrutamento polissomal após a fertilização em ouriços-do-mar. (Chassé et al., 2018)

Perspectivas Translocómicas sobre Genes de Organelas

Organelas como cloroplastos e mitocôndrias são fundamentais em processos vegetais essenciais, como a fotossíntese e a respiração. Estas pequenas usinas contêm os seus próprios genomas em miniatura, compostos por apenas um punhado de genes. Cloroplastos, por exemplo, respondem a mudanças de temperatura, impactando a tolerância ao frio das plantas.

A pesquisa tem explorado a domesticação ao frio em plântulas de tabaco expostas a baixas temperaturas, analisando números de cópias do genoma do cloroplasto, acumulação de transcritos, tradução, fotossíntese, fisiologia celular e respostas metabólicas. As descobertas revelam uma significativa regulação translacional induzida pelo frio nos níveis de iniciação e elongação, com mínimas mudanças nos níveis de transcritos. Isto destaca o papel anteriormente subestimado dos genes de cloroplasto na tolerância ao frio das plantas.

Regulação translacional extensa em cloroplastos de tabaco durante a aclimatação a baixas temperaturas. (Gao et al., 2022)

A Tecnologia do Translome está a expandir rapidamente a nossa compreensão do complexo mundo da tradução génica em sistemas vegetais saudáveis e sob estresse. Estes avanços na pesquisa estão a abrir novas avenidas para o desenvolvimento de culturas resilientes e a aprofundar a nossa compreensão da biologia vegetal a nível molecular.

Referências:

1. Reynoso, Mauricio A., et al. "Redes regulatórias génicas moldam a plasticidade do desenvolvimento dos tipos celulares radiculares sob extremos hídricos no arroz." Developmental Cell 57.9 (2022): 1177-1192.
2. Cook, Georgia M., et al. "Perfilamento de ribossomas do vírus da síndrome respiratória e reprodutiva suína revela características novas da expressão génica viral." Elife 11 (2022): e75668.
3. Chassé, Héloïse, et al. "Análise do translatoma na transição do ovo para o embrião em ouriços-do-mar." Nucleic Acids Research 46.9 (2018): 4607-4621.
4. Gao, Yang, et al. "A regulação translacional do cloroplasto revela genes de fotossíntese não essenciais como jogadores chave na aclimatação ao frio das plantas." The Plant Cell 34.5 (2022): 2056-2079.