Pesquisadores do Earlham Institute e da Universidade de Oxford identificaram no código genético do protista ciliado de água doce Oligohymenophorea sp. PL0344, coletado em um lago de Oxford, na Inglaterra, uma variação biológica inédita. O microrganismo unicelular utiliza dois sinais do DNA que normalmente encerram a síntese de proteínas para produzir dois aminoácidos diferentes, quebrando uma regra evolutiva considerada quase universal.
A identificação ocorreu por acaso enquanto a equipe liderada pelo pesquisador de pós-doutorado no Earlham Institute e autor principal dos estudos, Jamie McGowan, testava uma técnica de sequenciamento voltada para ler quantidades minúsculas de DNA, como o material de uma única célula. “Foi pura sorte termos escolhido este protista para testar nosso fluxo de sequenciamento, e isso apenas mostra o que existe lá fora, destacando o quão pouco sabemos sobre a genética dos protistas”, afirmou McGowan, em tradução livre. O trabalho conta com a coautoria do professor do Departamento de Biologia da Universidade de Oxford, Thomas A. Richards, do pesquisador do Earlham Institute, David Swarbreck, e do pesquisador do Earlham Institute e da Universidade de East Anglia, Neil Hall.
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Divisão dos códons TAA e TAG no protista Oligohymenophorea sp. PL0344
Para produzir proteínas, as células leem as instruções genéticas em conjuntos de três letras chamados códons. No código genético padrão da maioria dos seres vivos, existem 61 códons codificadores que formam os 20 aminoácidos padrão utilizados na construção de proteínas, além de 3 códons de parada convencionais (TAA, TAG e TGA no DNA, equivalentes a UAA, UAG e UGA no RNA) que indicam o fim desse processo.
Em quase todas as exceções conhecidas anteriormente na biologia em que os sinais TAA e TAG deixavam de atuar como freios da produção proteica, ambos evoluíam juntos e passavam a codificar exatamente o mesmo aminoácido. No genoma da espécie Oligohymenophorea sp. PL0344, encontrada nas águas do parque Oxford University Parks, esses dois códons assumiram funções distintas pela primeira vez registrada pela ciência: enquanto o códon TAA (UAA) passou a codificar o aminoácido lisina, o códon TAG (UAG) foi reatribuído para produzir o ácido glutâmico, deixando o códon TGA (UGA) como o único sinal convencional de parada da tradução na espécie.
Mecanismo celular do protista para evitar erros na síntese de proteínas
Ao reconstruírem o genoma do microrganismo, os cientistas localizaram múltiplos genes de RNA de transferência (tRNA) supressores — moléculas que ajudam a relacionar as instruções do RNA mensageiro aos aminoácidos — com anticódons complementares aos sinais modificados. Essa estrutura comprova que a leitura incomum faz parte do funcionamento natural da célula e não decorre de falha no sequenciamento de laboratório.
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A análise genômica mostrou ainda que o códon de parada restante, o TGA, aparece em maior quantidade imediatamente após a região codificadora dos genes, trecho técnico denominado região 3’UTR. Para os pesquisadores, essa concentração de sinais TGA em sequência funciona como um mecanismo de segurança em série, garantindo que a maquinaria celular encerre a síntese da proteína no ponto correto.
Novas variações do código genético identificadas entre 2023 e 2026
O achado original, intitulado “Identification of a non-canonical ciliate nuclear genetic code where UAA and UAG code for different amino acids” (Identificação de um código genético nuclear ciliado não canônico onde UAA e UAG codificam aminoácidos diferentes, em tradução livre), saiu em 5 de outubro de 2023 na revista científica PLOS Genetics. O tema voltou ao centro do debate científico internacional na última quinta-feira (8) com a divulgação de uma retrospectiva atualizada das pesquisas sobre diversidade de protistas pelo Earlham Institute.
Entre a descoberta inicial e os levantamentos divulgados em 2026, a equipe ampliou a busca por variações genéticas em outros microrganismos de difícil cultivo em laboratório. Na etapa seguinte da investigação, publicada em 17 de dezembro de 2024 também na revista PLOS Genetics, o grupo de Jamie McGowan identificou 5 espécies de ciliados com reatribuição apenas do códon UAG, enquanto o sinal UAA permaneceu com a função original de parada, demonstrando que essas mudanças surgiram de maneira independente pelo menos três vezes na evolução.
Em três espécies de ciliados marinhos não cultivados da classe Phyllopharyngea, associadas aos oceanos Ártico e Austral a partir de amostras do projeto TARA Oceans, o códon UAG passou a representar o aminoácido leucina. Já nas espécies de ciliados Hartmannula sinica e Trochilia petrani, o mesmo códon UAG foi alterado para codificar o aminoácido glutamina.
Para explicar por que essas variações ocorrem com frequência nesse tipo de organismo, McGowan detalhou a natureza ampla da classificação biológica desses seres. “A definição de um protista é ampla — essencialmente, é qualquer organismo eucariótico que não seja animal, planta ou fungo. Isso é obviamente muito geral, e é porque os protistas são um grupo extremamente variável”, declarou o pesquisador, em tradução livre.
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Dando sequência ao uso de técnicas de sequenciamento para analisar microrganismos difíceis de manter em laboratório, os pesquisadores do Earlham Institute e da Universidade de Oxford examinaram em março de 2026 sete células de protistas pertencentes ao grupo Bodo. O procedimento resultou na identificação de três linhagens evolutivas até então desconhecidas pela ciência, reforçando o uso do método para mapear como sistemas genéticos conservados adquirem novas funções na natureza.