O cheiro da terra e a sede dos camelos
Raquel Doña Díaz e Francisco Manuel Cazorla
Alguma vez, ao beber um copo de água ou um copo de vinho, terá notado um estranho odor, quase imperceptível, a "humidade"? Ou ao passar perto de um jardim depois de ter sido regado ou depois de uma chuvada deu conta de um aroma como que "a terra molhada"? Sabe o que produz este cheiro a terra molhada? A resposta é a geosmina.
A geosmina, palavra grega que significa "aroma da terra", é uma substância química de natureza sesquiterpenoide, produzida principalmente por Streptomyces coelicolor, bactéria inofensiva que se encontra na maioria dos solos, e em algumas cianobacterias, que confere esse cheiro típico da terra molhada.
O caso de Streptomyces e da sua enorme importância para os humanos, já é um claro e clássico exemplo do uso benéfico dos microorganismos, já que esta bactéria é a principal fonte dos antibióticos que se usam na medicina actual e, por isso, foi e está a ser profundamente investigada. Em geral, Streptomyces estão em mais de 6.000 produtos químicos diferentes, que incluem agentes antibacterianos muito conhecidos como a tetraciclina, a eritromicina, a rifampicina ou a canamicina, fungicidas como a nistatina, além de agentes anti-tumorais, antihelmínticos e inmunosupresores, entre outros.
Os trabalhos neste microorganismo conduziram recentemente a que o genoma de S. coelicolor tenha sido completamente sequenciado [Nature, 417:141-147 (2002)]. Graças a isto, os investigadores localizaram um dos genes responsáveis da produção deste cheiro a terra molhada entre os 8.000 genes que aproximadamente contém o seu genoma.
Nestes trabalhos, desenvolveu-se um método baseado em PCR para substituir genes concretos sem que se sejam afectados outros genes, podendo desactivar genes "à la carte". Os investigadores localizaram um gene, que depois de modificado, eliminava a produção deste cheiro típico, para depois, comprovar que a bactéria tinha deixado de produzir geosmina.
Assim se descobriu o primeiro gene implicado na biossíntese desta substância, Sco6073 (cyc2), que codifica para uma proteína de 700 aminoácidos que tem dois domínios sesquiterpeno sintase, um dos quais, o N-terminal, é necessário para a biossíntese de geosmina [PNAS, 100:1547-1551 (2003)]. Ainda não se conhece com detalhe como é a biossíntese de geosmina, mesmo que o recente descobrimento de um segundo gene que codifica para a germacradienol sintase pode ajudar a elucidar a rota bioquímica que leva a sua sínteses. De um tempo até a atualidade se sugeriu que a formação da geosmina provavelmente implica a ação de uma sesquiterpeno-germacranoide sintase ou farnesil pirofosfato. A enzima germacradienol sintase provavelmente catalizaría a ciclación do farnesil pirofosfato, que é um dos primeiros passos para a biossíntese de geosmina. Os seguintes passos teóricos incluiriam a ação de pelo menos três enzimas, tais como uma ciclasa, uma reductasa e uma hidrolase [Protein Spotlight, 35 (2003)].
Mas, que utilidade prática pode ter a investigação da geosmina? Não é um antibiótico para seu uso em medicina, nem nenhuma outra substância similar. No entanto, do conhecimento das bases moleculares e a biossíntese de geosmina, se poderão ver beneficiários uma grande parte dos torcedores ao bom vinho, e especialmente aos de paladar mais sensível, já que a presença de geosmina supõe uma verdadero pesadelo para os produtores de caldos, que com a presença destes aromas estragam as características gustativas do vinho. Desta maneira, o conhecimento da biossíntese deste composto poderá contribuir respostas sobre como reduzir ou eliminar sua presença em alguns bons vinhos, melhorando sensivelmente a qualidade destes.
Mas a geosmina só existe para enfastiar o paladar dos enólogos ou, pelo contrário, pode ter alguma repercussão de importância em nível biológico? Surprendentemente, a importância desta substância na biologia poderia estar justificada nos camelos. A geosmina é a molécula implicada na sobrevivência dos camelos nos secos desertos, pois parece ser esta molécula a que dá o sinal que a prezada água está perto. Um fato certo é que os camelos do o deserto do Gobi são capazes de encontrar água a mais de 80 km de distância. Como são capazes os camelos de encontrar água nos desertos é uma pergunta que se fizeram os cientistas ao longo dos anos. O recente descobrimento do gene da geosmina está ajudando a aclará-lo. Parece que no deserto, Streptomyces despede geosmina no terreno úmido, que pode ser captada pelos receptores olfativos dos camelos. Se pensa que o aroma da geosmina pode ser um mecanismo para que os animais dispersem os esporos destes microorganismos. Assim, quando os camelos tomam água, disseminam os esporos a seja onde for que vão eles ajudando a sua propagação. Mas este composto aparentemente trivial, a geosmina, pode ser uma questão de vida ou morte para os camelos. Se a mutação genética se produzisse na natureza seria terrível para estes animais. Além disso, não só os camelos estão atraídos pelo cheiro da geosmina, mas algumas lombrigas e insetos também são capazes de dirigir-se para as emanações destas bactérias. Por outra parte, os botânicos descobriram geosmina em flores de cacto e também em flores da Amazonas, que geram um distintivo cheiro que poderiam fazer crer aos insetos que as plantas têm água, e estes acabariam acidentalmente por polinizar a flor [The Guardian 6 Março (2003)].
Mesmo que o descobrimento do gene da geosmina pareça trivial pode ter muitas aplicações. Se podem utilizar cepas de Streptomyces que tenham inactivada a capacidade de produzir geosmina para sua aplicação nas indústrias farmacêuticas que empregam esta bactéria para a obtenção de numerosos fármacos, fazendo mais agradável sua administração ao eliminarse o cheiro, pudiendo ser isto também utilizado nas águas de consumo ou o mencionado caso dos vinhos.
Mas o mais importante de estudos como este é que o descobrimento de genes com uma função aparentemente trivial, sem uma utilidade direta, demonstra que com sua análise podemos aprender como funcionam muitos outros mecanismos da natureza nos quais poderiam participar, e que permaneciam inexplicados até agora, alguns com relativa importância....se você perde no deserto.
http://www.encuentros.uma.es/encuentros90/olor.htm
Raquel Doña Díaz e Francisco Manuel Cazorla
Alguma vez, ao beber um copo de água ou um copo de vinho, terá notado um estranho odor, quase imperceptível, a "humidade"? Ou ao passar perto de um jardim depois de ter sido regado ou depois de uma chuvada deu conta de um aroma como que "a terra molhada"? Sabe o que produz este cheiro a terra molhada? A resposta é a geosmina.
A geosmina, palavra grega que significa "aroma da terra", é uma substância química de natureza sesquiterpenoide, produzida principalmente por Streptomyces coelicolor, bactéria inofensiva que se encontra na maioria dos solos, e em algumas cianobacterias, que confere esse cheiro típico da terra molhada.
O caso de Streptomyces e da sua enorme importância para os humanos, já é um claro e clássico exemplo do uso benéfico dos microorganismos, já que esta bactéria é a principal fonte dos antibióticos que se usam na medicina actual e, por isso, foi e está a ser profundamente investigada. Em geral, Streptomyces estão em mais de 6.000 produtos químicos diferentes, que incluem agentes antibacterianos muito conhecidos como a tetraciclina, a eritromicina, a rifampicina ou a canamicina, fungicidas como a nistatina, além de agentes anti-tumorais, antihelmínticos e inmunosupresores, entre outros.
Os trabalhos neste microorganismo conduziram recentemente a que o genoma de S. coelicolor tenha sido completamente sequenciado [Nature, 417:141-147 (2002)]. Graças a isto, os investigadores localizaram um dos genes responsáveis da produção deste cheiro a terra molhada entre os 8.000 genes que aproximadamente contém o seu genoma.
Nestes trabalhos, desenvolveu-se um método baseado em PCR para substituir genes concretos sem que se sejam afectados outros genes, podendo desactivar genes "à la carte". Os investigadores localizaram um gene, que depois de modificado, eliminava a produção deste cheiro típico, para depois, comprovar que a bactéria tinha deixado de produzir geosmina.
Assim se descobriu o primeiro gene implicado na biossíntese desta substância, Sco6073 (cyc2), que codifica para uma proteína de 700 aminoácidos que tem dois domínios sesquiterpeno sintase, um dos quais, o N-terminal, é necessário para a biossíntese de geosmina [PNAS, 100:1547-1551 (2003)]. Ainda não se conhece com detalhe como é a biossíntese de geosmina, mesmo que o recente descobrimento de um segundo gene que codifica para a germacradienol sintase pode ajudar a elucidar a rota bioquímica que leva a sua sínteses. De um tempo até a atualidade se sugeriu que a formação da geosmina provavelmente implica a ação de uma sesquiterpeno-germacranoide sintase ou farnesil pirofosfato. A enzima germacradienol sintase provavelmente catalizaría a ciclación do farnesil pirofosfato, que é um dos primeiros passos para a biossíntese de geosmina. Os seguintes passos teóricos incluiriam a ação de pelo menos três enzimas, tais como uma ciclasa, uma reductasa e uma hidrolase [Protein Spotlight, 35 (2003)].
Mas, que utilidade prática pode ter a investigação da geosmina? Não é um antibiótico para seu uso em medicina, nem nenhuma outra substância similar. No entanto, do conhecimento das bases moleculares e a biossíntese de geosmina, se poderão ver beneficiários uma grande parte dos torcedores ao bom vinho, e especialmente aos de paladar mais sensível, já que a presença de geosmina supõe uma verdadero pesadelo para os produtores de caldos, que com a presença destes aromas estragam as características gustativas do vinho. Desta maneira, o conhecimento da biossíntese deste composto poderá contribuir respostas sobre como reduzir ou eliminar sua presença em alguns bons vinhos, melhorando sensivelmente a qualidade destes.
Mas a geosmina só existe para enfastiar o paladar dos enólogos ou, pelo contrário, pode ter alguma repercussão de importância em nível biológico? Surprendentemente, a importância desta substância na biologia poderia estar justificada nos camelos. A geosmina é a molécula implicada na sobrevivência dos camelos nos secos desertos, pois parece ser esta molécula a que dá o sinal que a prezada água está perto. Um fato certo é que os camelos do o deserto do Gobi são capazes de encontrar água a mais de 80 km de distância. Como são capazes os camelos de encontrar água nos desertos é uma pergunta que se fizeram os cientistas ao longo dos anos. O recente descobrimento do gene da geosmina está ajudando a aclará-lo. Parece que no deserto, Streptomyces despede geosmina no terreno úmido, que pode ser captada pelos receptores olfativos dos camelos. Se pensa que o aroma da geosmina pode ser um mecanismo para que os animais dispersem os esporos destes microorganismos. Assim, quando os camelos tomam água, disseminam os esporos a seja onde for que vão eles ajudando a sua propagação. Mas este composto aparentemente trivial, a geosmina, pode ser uma questão de vida ou morte para os camelos. Se a mutação genética se produzisse na natureza seria terrível para estes animais. Além disso, não só os camelos estão atraídos pelo cheiro da geosmina, mas algumas lombrigas e insetos também são capazes de dirigir-se para as emanações destas bactérias. Por outra parte, os botânicos descobriram geosmina em flores de cacto e também em flores da Amazonas, que geram um distintivo cheiro que poderiam fazer crer aos insetos que as plantas têm água, e estes acabariam acidentalmente por polinizar a flor [The Guardian 6 Março (2003)].
Mesmo que o descobrimento do gene da geosmina pareça trivial pode ter muitas aplicações. Se podem utilizar cepas de Streptomyces que tenham inactivada a capacidade de produzir geosmina para sua aplicação nas indústrias farmacêuticas que empregam esta bactéria para a obtenção de numerosos fármacos, fazendo mais agradável sua administração ao eliminarse o cheiro, pudiendo ser isto também utilizado nas águas de consumo ou o mencionado caso dos vinhos.
Mas o mais importante de estudos como este é que o descobrimento de genes com uma função aparentemente trivial, sem uma utilidade direta, demonstra que com sua análise podemos aprender como funcionam muitos outros mecanismos da natureza nos quais poderiam participar, e que permaneciam inexplicados até agora, alguns com relativa importância....se você perde no deserto.
http://www.encuentros.uma.es/encuentros90/olor.htm
