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Informática

Cientistas simulam microrganismo completo em computador

Guilherme Gorgulho - 10/08/2012

Cientistas desenvolvem modelo completo de microrganismo em computador
A simulação exige o funcionamento de 128 computadores para demonstrar interações entre 28 categorias de moléculas.
[Imagem: Karr et al./Cell]

Vida simulada

Cientistas da Universidade de Stanford (EUA) elaboraram pela primeira vez um modelo computacional completo de um organismo vivo.

Utilizando dados de mais de 900 artigos científicos, eles reproduziram virtualmente todas as formas de interação molecular no seu ciclo de vida.

Segundo informe da universidade norte-americana divulgado para a imprensa, a realização "representa um ponto de partida para o uso do desenho auxiliado por computador na bioengenharia e na medicina".

A equipe de pesquisadores, liderada pelo professor de bioengenharia Markus Covert, da qual também fazem parte cientistas do Instituto J. Craig Venter, reproduziu com ferramentas da informática o funcionamento da bactéria Mycoplasma genitalium, que vive no trato genital e nas vias respiratórias dos seres humanos.

Essa bactéria é o organismo de vida independente com o menor número de genes conhecido, apenas 525.

A descoberta permitirá, no futuro, acelerar a busca por novos medicamentos para diversas doenças, com maior segurança e exatidão.

Interações computacionais

A simulação criada pelo software exige o funcionamento simultâneo de 128 computadores para demonstrar as interações entre 28 categorias de moléculas, como DNA, RNA, proteínas e metabólitos gerados no processo de funcionamento da célula.

De acordo com Markus Covert, a simulação da divisão celular de apenas uma célula leva cerca de dez horas para ser processada no sistema de computadores e gera meio gigabyte de dados.

Esse é o mesmo tempo que a M. genitalium leva para se dividir em seu ambiente natural.

Outra bactéria tradicionalmente utilizada nos laboratórios de pesquisa, a Escherichia coli, por exemplo, possui 4.288 genes e demandaria um tempo de processamento muitas vezes maior.

Modelos computacionais

Para o diretor da Divisão de Coordenação de Programas dos Institutos Nacionais de Saúde dos Estados Unidos, James M. Anderson, a pesquisa fornece uma abordagem transformadora para a busca de respostas sobre processos biológicos fundamentais.

"Modelos computacionais abrangentes de células inteiras têm o potencial de fazer avançar nossa compreensão da função celular e, por fim, proporcionar novas abordagens para diagnóstico e tratamento de doenças", afirmou Anderson.

O grande número de estudos da área da biologia nas últimas duas décadas levou à produção de vasta gama de informações sobre o funcionamento das células, mas a falta de dados experimentais era uma barreira para o avanço das pesquisas.

Na maioria dos experimentos biológicos realizados até agora a alternativa era bloquear o funcionamento de apenas um gene por vez para observar o comportamento do organismo.

No entanto, a maioria dos problemas propostos pelas pesquisas é resultado de complexas interações de centenas ou milhares de genes simultaneamente.

Bibliografia:

Artigo: A Whole-Cell Computational Model Predicts Phenotype from Genotype
Autores: Jonathan R. Karr, Jayodita C. Sanghvi, Derek N. Macklin, Miriam V. Gutschow, Jared M. Jacobs, Benjamin Bolival, Jr., Nacyra Assad-Garcia, John I. Glass, Markus W. Covert
Revista: Cell
Vol.: 150(2): 389-401
DOI: 10.1016/j.cell.2012.05.044






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