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Actividade para os alunos: Extraindo o teu próprio DNA (Word)
Actividade para os alunos: Extraindo o teu próprio DNA (Pdf)
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Traduzido por Maria João Fonseca. Cerca de 1.5 mil milhões de pessoas em todo o mundo têm excesso de peso ou são obesas. Estamos simplesmente a comer em demasia, ou podemos culpar os nossos genes? Aqui fica uma sugestão sobre como investigar a genética da obesidade na sala de aula.
A obesidade é um problema grave. Mais de 10% da população mundial adulta é obesa; em alguns países, esta proporção aumenta para 40%. Doenças cardíacas, diabetes tipo 2, alguns tipos de cancro, complicações durante a gravidez, problemas nas articulações, depressão e ansiedade têm vindo a ser associados à obesidadew1.
Alimentos ricos em calorias facilmente acessíveis e um estilo de vida mais sedentário são normalmente considerados culpados pelo aumento alarmante de obesidade, mas poderão os nossos genes ser parte do problema? Este artigo apresenta alguns dos mais recentes resultados de investigação sobre a genética da obesidade, assim como um método desenvolvido pelo projecto europeu Xplore Health para a extracção de DNA, o primeiro passo para os investigadores que tentam identificar ‘genes gordos’.
A extracção de DNA seria uma opção adequada para alunos dos ensinos básico (14-16 anos) e secundário (mais de 16 anos) e ocuparia uma aula. Se este método não for apropriado para os seus alunos ou condições laboratoriais, tente um dos métodos alternativos (baseados nos mesmos princípios, mas utilizando materiais mais acessíveis), usando ervilhas congeladas (Madden, 2006) ou kiwiw2. Instruções para a actividadew5 podem também ser obtidas sob a forma de ficheiros Word ou PDF a partir da página de Internet da Science in School.
O tema da obesidade é também útil para abordar a investigação actual em genética e as questões éticas num contexto ao nível do qual os alunos poderão ter alguma experiência pessoal e opiniões formadas. Afinal, quantos adolescentes não gostam de fast food e de ficar esticados no sofá a ver televisão? Outros recursos, incluindo um pacote de debate para explorar estes assuntos com maior detalhe, estão disponíveis na página de Internet do Xplore Healthw3.
Uma pessoa é considerada obesa se tiver um índice de massa corporal (IMC) superior a 30. Os valores considerados saudáveis situam-se entre 18.5-25. O IMC é calculado dividindo o peso, em quilogramas, pela raiz quadrado da altura, em metros.
IMC = peso (kg)
(altura (m))2
Apesar de o IMC dar orientações úteis, não permite entrar em consideração com variações na constituição física e composição corporal. Por exemplo, atletas com uma musculatura desenvolvida seriam frequentemente avaliados como tendo excesso de peso, com base exclusivamente no IMC.
A obesidade é de família. Isso significa que a obesidade é genética ou simplesmente que as famílias partilham hábitos alimentares pouco saudáveis? Talvez surpreendentemente, estudos realizados com gémeos revelam que a obesidade poderá dever-se até 70% a factores genéticos, uma vez que os gémeos que partilham os mesmos genes (gémeos verdadeiros) têm uma probabilidade muito maior de ter a mesma forma corporal do que gémeos falsos (O’Rahilly & Farooqi, 2006).
Os investigadores descobriram uma série de variantes génicas (alelos) que parecem estar associadas à obesidade. Algumas delas são raras e afectam um número muito reduzido de pessoas, enquanto outras são bastante comuns e aumentam o risco de ganhar peso em grande parte da população (tabela 1).
Variantes raros num só gene | Variantes comuns múltiplos em genes | |
---|---|---|
Efeito no peso corporal | Responsáveis por muito peso extra em poucas pessoasAccount for a lot of extra weight in very few people | Responsáveis por um pouco de peso extra em muitas pessoas |
Exemplos | Gene Ob, gene Mc4r | Gene Fto, gene Tmem18 |
Associação com outras condições clínicas | Pode estar associada a doenças raras, ex. deficiência congénita de leptina, deficiência em MC4R | Uma de muitas características humanas variadas ‘normais’, mas pode também associar-se a outras doenças comuns, ex. diabetes tipo 2 |
Como é que estes podem ser encontrados? | Estudos de genes candidatos, estudos em animais, sequenciação de exomas | Estudos de associação a nível do genoma |
Relevância potencial | Testes genéticos pré-natais e terapia génica | Compreensão do risco de doença e definição de estratégias de prevenção de doença personalizadas |
O gene Ob é uma variante singular que provoca associada à obesidade. Controla o apetite, através da produção de uma hormona designada por leptina. As pessoas que possuem duas cópias defeituosas deste gene não conseguem produzir leptina e têm constantemente vontade de comer. Pessoas obesas, deficientes em leptina, tratadas com injecções de leptina regressaram a um peso normal. Outro gene que se verificou actuar de uma forma idêntica é o Mc4r, que faz parte da via de sinalização que controla o nosso comportamento em relação ao modo como nos alimentamos (O’Rahilly & Farooqi, 2006).
Contudo, estas mutações num único gene são bastante raras. Foram identificadas outras variantes genéticas, muito mais comuns que, apesar de não serem uma causa directa de obesidade, fazem com que quem as possui tenha uma maior probabilidade de aumentar de peso. Exemplos incluem variantes dos genes Fto eTmem18. Estudos demonstraram que as pessoas com uma cópia da variante ‘de risco’ Fto pesam, em média, mais 1.2 kg do que as pessoas com outras variantes, enquanto as que têm duas cópias da variante ‘de risco’ pesam, em média, mas 3 kg.
Assim, será que as pessoas que possuem estas formas mais comuns dos ‘genes gordos’ estão destinadas a ser obesas, ou será que podem contornar o seu destino? Estas variantes genéticas apenas predispõem as pessoas a ganhar peso, mas com uma dieta e estilo de vida saudáveis não há qualquer razão para os portadores não manterem um peso saudável.
Os investigadores na área da obesidade também estão a explorar a epigenética (a interacção entre genes e ambiente) e de que forma as vias de sinalização (ex. hormonas e o sistema nervoso) no organismo afectam o metabolismo e o comportamento. Têm esperança que através de uma melhor compreensão da complexa natureza do apetite, metabolismo e armazenamento de gordura, seja possível desenvolver melhores tratamentos ou estratégias para controlar a ingestão de alimentos em pessoas com uma predisposição genética para a obesidade.
As soluções podem ser irritantes para os olhos e para a pele, por isso deve ser usada uma bata, óculos de protecção e luvas. Algumas doenças podem ser transmitidas através da saliva; cada um deve manipular apenas as suas próprias ansas ou zaragatoas e colocar os materiais utilizados no desinfectante.
Eliminação: os líquidos podem ser despejados na banca com bastante água. As ansas ou zaragatoas usadas podem ser colocadas no lixo comum após desinfecção durante 15 minutos.
Este é apenas um entre muitos métodos publicados para extracção de DNA a partir de células (ex. Madden, 2006, e página de Internet dos Naked Scientistsw2). Estes variam dos mais simples (utilizando detergente da louça e sal de cozinha) até aos métodos em que se utilizam produtos químicos que são mais familiares a biólogos moleculares. Os princípios em que assenta a extracção são os mesmos em todos os casos: um detergente é utilizado para romper as membranas celulares, uma enzima é adicionada para digerir as proteínas que mantém o DNA bem enrolado, e de seguida acrescenta-se sal e álcool frio para criar condições nas quais o DNA é insolúvel.
A principal diferença é que quanto mais sofisticado for o método, mais puro será o DNA resultante. Por exemplo, no método mais simples, o DNA surge misturado com uma grande quantidade de pectina. Claramente, os investigadores que trabalham em obesidade e outros biólogos moleculares necessitam de amostras com o maior grau de pureza possível.
Recomenda-se a utilização de uma solução pronta a usar de dodecil sulfato de sódio (SDS), uma vez que o SDS em pó pode ser prejudicial, se inalado. Se se utilizar SDS em pó, o professor deve preparar a solução numa hotte, usando máscara. Consulte também a nota segurança geral da Science in School.
Desinfectantes adequados incluem solução de hipoclorito de sódio a 0.015 M, 1 % de solução Virkon® ou 5 % de lixivia doméstica. Após estarem imersas durante pelo menos 15 min, as ansas devem ser transferidas para um saco de plástico (devem ser usadas luvas) e descartadas juntamente com o lixo comum.
De forma a facilitar a identificação dos reagentes necessários, é fornecida na tabela 2 uma listagem com os números dos produtos Sigma-Aldrich. Contudo, estes também podem ser obtidos a partir de outros fornecedores.
Reagente | Número do produto Sigma-Aldrich |
---|---|
Tris buffered saline (TBS) | Pastilhas: TS030 ou 94158 |
Dodecil sulfato de sódio (SDS) | Em pó: L3771 Solução a 10%: 71736 |
Acetato de sódio | S2889 |
Proteinase K | P6556 |
A incidência da obesidade está a aumentar a nível mundial. A crescente consciencialização sobre o problema, a alteração dos nosso hábitos alimentares e a investigação acerca de uma predisposição genética, são aspectos que podem contribuir para a sua diminuição.
Este artigo, que explora a investigação recente sobre a genética da obesidade e descreve uma actividade prática sobre este tópico, pode ser utilizado em aulas de biologia acerca de diferentes temas, incluindo educação para a saúde, genética, nutrição, famacogenómica, terapia individualizada correlacionada com a presença de genes específicos, estatísticas relacionadas com a obesidade em diferentes países e a sua ligação à dieta das respectivas populações.
Para além de proporcionar um ponto de partida para uma discussão acerca da obesidade, o artigo pode ser utilizado num projecto sobre nutrição, começando por se registar os IMC dos alunos e relacionando-os com a sua dieta diária (e.g. Krotscheck, 2010). Desta forma, o/a professor/a pode propor hábitos alimentares saudáveis, contribuindo para modificar as atitudes dos alunos.
Questões de compreensão e extensão adequadas incluem:
Panagiotis Stasinakis, 4th Lyceum of Zografou, Grécia