Qual será a influencia genética que temos em nossa performance física em um esporte? Será que existem genes capazes de dar um upgrade nas nossas habilidades mecânicas e biológicas ? Como é feito a identificação desses genes ?
Salve meus querido Fragmentos de Okazaki!
Espero que estejam bem!
Seguinte! Quem hoje em dia não
quer ter um corpo legal né?! Ter músculos, uma performance melhor em esportes e
até mesmo visar obter uma saúde melhor para disputa de torneios ou por um Hobbie/lifestyle.
Hoje em dia, graças a muitos criadores de conteúdo tais como Muzy, Cariani e o
Balestrin vem nos incentivando e nos ensinando, cada vez mais a importância da
pratica de exercícios e também de como executar eles da forma correta, na qual
ao seguir uma alimentação determinada conseguiremos atingir nossos objetivos.
E se eu contar para voce que sua genética,
também está envolvida nisso? Ou melhor e se eu te contar que a sua
predisposição genética pode estar relacionada diretamente com todo o a sua
performance e que essa parte tem sido de extrema importância para entender como
podemos identificar essa variabilidade mecânica e biológica que somada a essa
busca genética, possa te orientar melhor em como voce conseguira atingir seu
objetivo.
Bem, caso tenha se interessado
por esse assunto, chega mais que agora vamos falar ainda mais a respeito de como
a genética pode afetar seu treinamento e o esporte que voce pratica.
Com os avanços dentro da Biologia
Molecular tivemos cada vez mais tecnologia para o sequenciamento genético e
amplificação de amostras de DNA e a partir disso identificar sequencias
variantes no mesmo sob genes específicos e com funções determinadas,
relacionando a heterogeneidade genica com os mais diferentes fenótipos (conceito
adotado em Genética que costuma ser definido como o conjunto de
características observáveis de um organismo. Nesse sentido, incluem-se nesse conjunto as
características morfológicas e fisiológicas de um indivíduo).
Esse tipo de investigação é voltado
à caça de polimorfismos, que são variações genéticas que aparecem a partir de
mutações e de acordo com o tipo da mutação, sendo a troca de um nucleotídeo por
outro, ou por inserção e deleção de fragmentos de DNA, acaba dando um norte na
identificação de uma proteína, ou de um receptor proteico que possa estar tendo
atividades diferentes da que deveria por conta dessa alteração condicionada
pela mutação ou alteração no local.
Mas calma, vou dar um exemplo
aqui para esclarecer melhor, vamos pensar que um atleta esta praticando uma
corrida, e logo ele precisa necessariamente de resistência para aguentar a
prova, porém se esse atleta tiver uma modificação na sequência de nucleotídeos do
cromossomo 10 q24-q26, que é um gene responsável por codificar um adrenoceptor
alfa e que ao receber estímulos de catecolaminas inibi a quebra de gordura (Lipólise),o
mesmo ira gerar uma alteração na
quantidade disponível de gordura livre durante o exercício.
Logo, se tivéssemos um polimorfismo
capaz de aumentar a afinidade desse receptor pela molécula ligante,
reduziríamos a gordura livre no sangue para ser usada como energia durante o a prova,
culminando em uma demanda energética menor para esse atleta, que precisa de muita
energia para aguentar essas provas de resistência justamente por conta de as competições
demorarem horas para acabar.
Esse foi um exemplo simples dentro
da teoria para analisar tal situação, onde uma troca de nucleotídeos, culminou
em uma inibição da quebra de gordura afetando o corpo no quesito energético e
diminuindo o desempenho do atleta na prova, essa variação entre a resposta mecânica
do corpo e a biológica, principalmente se colocamos atletas de alto desempenho ,até
hoje ,temos o conhecimento de pelo menos 170 sequencias variantes de genes e
marcadores genéticos relacionados aos fenótipos de performance e boa condição física
relacionada com a saúde.
Com isso, para aprofundar ainda mais
esse tipo de influência genética, vamos falar do polimorfismo R577X do Gene da
alfa-Actinina 3 (ACTN3) na qual considero ser um dos mais importantes por estar
associado ao tipo de fibra muscular esquelética para quem pratica esportes ou até
mesmo faz academia e ainda vamos abordar como conseguimos identificar esses
tipo de mutações de acordo com as tecnologias dentro de Biologia Molecular que
temos em mercado e deixarei para futuras oportunidades falar sobre outros tipos
de polimorfismos de acordo com o interesse de vocês pelo tema.
R577X do Gene da alfa-Actinina 3
(ACTN3)
Como bem sabemos ,para atletas de
alto rendimento, acaba sendo muito importante o uso dos músculos como via clara
e definitiva para qualquer esporte, evidenciando força e excelência na posição
a partir dos movimentos aplicados somados a técnica do exercício exercido, e
com isso o tipo de fibra muscular esquelética acaba sendo de extrema importância,
onde temos que para esse fenótipo precisamos de 3 genes diferentes que ao serem
transcritos e traduzidos, irão gerar isoformas da Miosina que será responsável
pela distribuição percentual dos diferentes tipos de fibra no musculo.
E bem para quem não se lembra, ou
não sabe, a miosina é uma proteína muito importante, pois ela atua junto com
outra proteína chamada actina, que juntas formam o musculo esquelético e sendo a
miosina capaz de se movimentar ao longo da actina (em presença de ATP), sendo responsável
com isso, pela contração muscular.
É a partir dai que vamos explorar
mais a actina, a sua organização e capacidade de contração muscular depende de
complexos proteicos que ligam os sarcômero (complexo proteico miosina /actina) entre
si e formem a fibra muscular, e nesse contexto temos a alfa Actinina como
proteínas predominantes no local, sendo um componente de grande importância para
os sarcômeros, já que é responsável pelo ancoramento dos miofilamentos de actina
e a manutenção do arranjo miofibrilar.
Existem 4 genes para a Alfa-Actinina
(ACTN1,2,3 e 4) suas isoformas 2 e 3 formam o citoesqueleto muscular sendo a ACTN3
especifica das fibras de contração rápida que são responsáveis pela força contrátil
em alta velocidade do musculo. Dessa forma a partir da identificação da troca
de um nucleotídeo C->T em uma posição especifica do exon 16 (região
codificante de proteína) surgiu uma mutação capaz de gerar um stop códon prematuro
sinalizando a terminação da tradução da proteína no resíduo 577 (R577X).
Resultando na não expressão dessa proteína, porem a deficiência dessa proteína não
resulta em um fenótipo patológico associado a distrofias ou miopatias, levando
a entender que a sua falta pode estar associada a uma possível compensação da
sua isoforma ACTN2 que também possui responsabilidade de formar o citoesqueleto
muscular.
Dessa forma conseguimos impor três
cenários na nossa mente onde, um temos a mutação presente que seria capaz em afetar
atletas em esportes que exigem explosão e força muscular ,temos o cenário onde
a mutação não exista e temos um cenário onde temos uma mutação onde cause o efeito
contrário, aumentando a produção dessa ACTN3 melhorando o condicionamento físico
para esses tipos de esportes citados anteriormente, mas ainda sim temos que
levar em consideração que existem limitações nas associações genéticas e que não devemos somente analisar um gene em
questão para poder representar 100% os efeitos para tal, já que como eu disse
anteriormente temos mais de 170 genes capazes de atuar nesse tipo de situação além
de que as alfa actinas sacoméricas estão envolvidas em outros processos metabólicos
como funções de proteínas reguladoras e
de vias de sinalização tais como a Frutose 1,6 bifosfato e a glicogênio fosforilase
que são importantes vias voltadas para as vias da glicólise (quebra de açúcar formando
ácido pirúvico e obtenção de energia ) e a glicogenólise (quebra de glicogênio
nos músculos e no fígado para gerar energia devido ao consumo/retirada de
glicose do organismo).
Mas e como fazemos para
identificar esses polimorfismos, afinal temos diversos tipos de polimorfismos,
como posso identificar para esse caso por exemplo?
R: Simples pessoal! Com um
Sequenciamento genético ou com uma PCR (reação em cadeia da polimerase)
Obs: Aqui vamos abordar somente o
sequenciamento genético, pois ainda acho que o PCR e seus tipos merecem um
lugar ao sol separadamente dessa matéria de hoje.
Mas beleza Biel, o que é um Sequenciamento genético? Como
ela é feita e o que podemos identificar?
O sequenciamento de DNA é um
processo onde vamos determinas a sequência de nucleotídeos (A;T:C:G) em um
fragmento de DNA na qual a partir de métodos específicos e equipamentos de ponta
nos fornece uma grande analise desse material, nesse caso iremos abordar o método
de sequenciamento de Sanger para melhor elucidar o caso.
Esse método de sequenciamento esta
relacionado com a produção de copias de uma região alvo a ser estudada, seus
ingredientes são similares aos usados para a replicação de DNA ou em uma reação
de PCR.
São necessários para o
sequenciamento:
· DNA polimerase
· Primer (pequeno fragmento de DNA de fita simples
que tem a função de iniciador para a polimerase)
· Nucleotídeos de DNA (dATP;dTTP;dCTP e dGTP)
·
DNA molde a ser sequenciado.
Porém, esse sequenciamento possui
um ingrediente único, que são as versões dideoxi para os quatro nucleotídeos ,
onde cada um deles são marcados com uma cor diferente, eles são similares ao nucleotídeos
normais, porem eles tem a falta de um grupo hidroxila em um dos carbonos do
anel de sacarose, uma vez que adicionado na cadeia , não em hidroxila disponível
e nenhum outro nucleotídeo pode ser adicionado, com isso com o termino da
amplificação a cadeia com o dideoxinucleotideo permanece com a cor atribuída pela
base nitrogenada carregada.
A amostra de DNA a ser
sequenciada é combinada em um tubo com primer, DNA polimerase e nucleotídeos de
DNA (dATP, dTTP, dGTP, and dCTP). Os quatro nucleotídeos terminadores de cadeia
marcados com corantes são adicionados também, mas em concentração muito menor
que a dos nucleotídeos comuns.
A mistura é primeira aquecida
para a denaturação do DNA molde (separar as fitas), então resfriadas para que
os primers possam se ligar ao molde de fita simples. Uma vez que o primer se
ligou, a temperatura é aumentada novamente, permitindo que a DNA polimerase
sintetize um novo DNA a partir do primer. A DNA polimerase continuará a
adicionar nucleotídeos à cadeia até que aconteça a adição de um dideoxinucleotídeo
ao invés de um normal. Nesse ponto, os nucleotídeos não podem mais ser
adicionados, e, portanto, a fita terminará em um dideoxinucleotídeo.
Este processo é repetido em um
número de ciclos. Quando o ciclo se completa, é praticamente garantido que um dideóxinucleotídeo
terá se incorporado em todas as posições do DNA alvo em pelo menos uma reação.
Ou seja, o tubo irá conter fragmentos de diferentes comprimentos, terminando em
cada uma das posições de nucleotídeos no DNA original. As extremidades dos
fragmentos serão rotuladas com corantes que indicam o nucleotídeo final.
Depois que a reação é executada,
os fragmentos são levados através de um longo e fino tubo contanto uma matriz
de gel em um processo chamado de electroforese capilar em gel. Pequenos
fragmentos movem-se rapidamente através dos poros do gel, enquanto longos
fragmentos movem-se mais devagar. Assim que cada fragmento cruza a "linha
de chegada" no final do tubo, ele é iluminado por um laser, permitindo que
o corante anexado seja detectado.
O menor fragmento (que termina
apenas um nucleotídeo após o primer) atravessa a linha de chegada primeiro,
seguido do próximo menor fragmento (terminando dois nucleotídeos após o
primer), e assim por diante. Portanto, a partir das cores dos corantes
registradas uma após a outra no detector, a sequência do pedaço original de DNA
pode ser construída com um nucleotídeo por vez. Os dados registrados pelo
detector consistem em uma série de picos em intensidade de fluorescência, como
mostrado no cromatograma acima. A sequência de DNA é lida a partir
dos picos no cromatograma.
Com isso, aplicando o
conhecimento aprendido com a mutação e a técnica de sequenciamento conseguiríamos
de fato identificar o polimorfismo gerado para o gene da alfa-Actinina 3, pois após
termos uma posição a ser estudada podemos usa-la como molde para a partir de um
sequenciamento de Sanger identificar essa troca de nucleotídeos na posição e
verificar dessa forma a presença da mutação na região, evidenciando seu caráter
genotípico em questão.
Espero que tenham gostado da matéria de hoje meus caros fragmentos de Okazaki!
Vejo vocês na semana que vem para mais um tema !
Links das referências:
*Poliformismos
geneticos associados com performance fisica.pdf
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