Saúde
Nutrigenômica e biodisponibilidade de nutrientes: Fundamentos da nutrigenômica
A nutrigenômica representa área-chave para a nutrição que surgiu no contexto do pós-genoma humano. Seu foco de investigação é a interação nutriente-gene que pode ocorrer de duas formas:
1) nutrientes podem influenciar no funcionamento do genoma
2) variações no genoma podem influenciar a resposta individual à alimentação.
Prevê-se que o principal impacto da nutrigenômica será a personalização, com base no genótipo, das recomendações nutricionais para promoção da saúde e redução do risco de doenças crômicas não-transmissíveis.
Essa disciplina científica recente baseia-se em um conjunto de princípios:
1) Dietas inadequadas, em determinados indivíduos e em determinadas situações, representam fatores de risco para doenças crônicas não-transmissíveis.
2) Nutrientes e compostos bioativos normalmente presentes nos alimentos alteram a expressão gênica e/ou estrutura do genoma.
3) A influência da dieta na saúde depende da estrutura genética do indivíduo.
4) Determinados genes e suas variantes comuns são regulados pela dieta e podem participar de doenças crônicas não-transmissíveis.
5) Intervenções dietéticas baseadas na necessidade e estado nutricional, bem como no genótipo, podem ser utilizadas para desenvolver uma nutrição personalizada que otimize a saúde e previna ou mitigue doenças crônicas não-transmissíveis.
De acordo com o mapeamento do genoma humano, temos cerca de 30 mil genes distribuídos em nossos cromossomos. Parte desses genes codifica para proteínas como enzimas, transportadores, hormônios e receptores necessários a processos, como digestão, absorção, metabolismo e excreção de nutrientes. Essas macromoléculas sao produzidas a partir de informações codificadas no DNA por meio da expressão gênica.
Inicialmente, ocorre transcrição de sequência do DNA em RNA, que é, então traduzido na proteína. Os genes apresentam regiões que codificam ou não para proteínas. Os promotores representam sequências regulatórias que, apesar de não serem codificantes, apresentam papel fundamental para indução de transcrição. Mais especificamente, a ligação de fatores de transcrição a essas regiões específicas nos genes resulta em alterações conformacionais na molécula de DNA que possibilitam que a RNA polimerase (enzima que participa da transcrição) inicie a transcrição. Nesse sentido, promotores podem ser entendidos como "interruptores" que ligam e desligam genes.
Na fase de tradução o RNA mensageiro tem sua sequência traduzida na proteína. Diferentemente da transcrição que acontece no núcleo celular, a tradução ocorre no citoplasma, especificamente nos ribossomos. Cada trinca de bases representa um códon, que codifica um aminoácido ou pode, ainda, sinalizar o término da proteína. Apesar de existirem 64 possibilidades de códons (4X4X4 = 64 combinações de bases adenina, citosina, guanina e uracila), existem apenas 20 aminoácidos. Isso acontece porque diferentes códons podem codificar para um mesmo aminoácdo. Nesse sentido, diz-se que o nosso código genético é degenerado ou redundante.
Nutrientes, além de serem importantes como provedores de energia (carboidratos e lipídios) ou cofatores enzimáticos (determinados minerais e vitaminas) também apresentam a capacidade de alterar a expressão gênica. Os efeitos mais importantes dos alimentos no organismo ocorrem em nível molecular e podem ser tantos benéficos como deletérios, dependendo de quais genes têm a atividade alterada.
Nutrientes e compostos bioativos dos alimentos (CBAs) podem alterar a expressão gênica em nível transcricional, de forma direta ou indireta.
No primeiro caso, um nutriente ou seu metabólico tem atuação no núcleo celular ao se ligar diretamentea um fator de transcrição e induzir a expressão gênica. Existem diferentes classes de fatores de transcrição e parte delas é ativada por nutrientes. Assim, por exemplo, destacam-se os receptores de Vitamina D (vitamin D receptor - VDR) e vitamina A (retinoic acid receptor - RAR)), que são ativiados por calcitriol e ácido retinóico respectivamente.
No segundo caso, o nutriente ou CBAs atua no citoplasma, ativando por exemplo, quinases que irão fosforilar um fator de transcrição que estava inativo. O fator de transcrição, ativado indiretamente, será translocado para o núcleo celular e ligado a regiões promotoras, induzindo a expressão gênica. Exemplos de CBAs que atuam desa forma são o sulforanos (brócolis) e as catequinas (chá verde). Descreve-se, ainda, que componentes dos alimentos podem modular a expressão gênica em nível pós-transcricional. Exemplos são o Ferro e o Betacaroteno.
Vale destacar que todo processo metabólico envolve a ação de diversas proteínas, que são produzidas a partir da informação contida nas moléculas de RNAm, transcritas em uma determinada cpelula, tecido ou organismo. Alterações nos níveis de RNAm e de proteínas, como transportadores, enzimas, receptores, fatores de transcrição, entre outros, são importantes determinantes do fluxo de nutrientes ou metabólitos através de uma via bioquímica.
Verifica-se que apesar de existirem diferenças significativas entre humanos quanto ao fenótipo, a identidade genética é de 99,9%. Nesse sentido, essa pequena diferença de 0,1% na sequência dos genomas está relacionada com características como altura, peso, cor do cabelo e também, risco para doenças crônicas não-transmissíveis e necessidades nutricionais. Entre as diferentes formas de variação genética, destacam-se os polimorfos de nucleotídeo único (single nucleotide polymorphims - SNPs; pronuncia-se Snips). Nesse caso, substituições de uma base do DNA, que resultam na alterações do aminoácido codificado, podem ter importantes repercussões na função das proteínas sintetizadas.
Do ponto de vista nutricional, os SNPs poderiam ter papel importante na variação individdual quanto à absorção e metabolismo de nutrientes. Nesse contexto, o genótipo poderia influenciar tanto a biodisponibilidade como as necessidades de micronutrientes. Um exemplo de polimorfismo que parece alterar a RDA do ácido fólico é o C677T no gene que codifica a enzima metilenotetrahidrofolato redutase (MTHFR). Nesse caso, a substituição de uma citosina por timina na posição 677 do referido gene resulta em uma MTHFR mais termolábil e, em uma consequente menor atividade enzimática. Indivíduos com esse SNP parecem necessidade d recomendações aumentadas de ácido fólico.
Apesar da importância nutricional dos minerais, são poucos, ainda os estudos que têm avaliado o impacto do genótipo na biodisponibilidade e necessidades de micronutrientes, como Cálcio, Ferro e Zinco. Nesse contexto são de particular interesse polimorfismos em genes envolvidos na homeostase desses minerais.
Para que a nutrição personalizada, objetivo maior da nutrigenômica, torne-se realidade, é necessário que diferentes desafios sejam superados. Entre eles, destaca-se a elucidação dos aspectos moleculares relacionados à biodisponibilidade de nutrientes.
Bibliografia:
COZZOLINO, Silvia M F; ONG, Thomas P. Nutrigenômica e biodisponibilidade de nutrientes. In: COZZOLINO, Silvia M F. Biodisponibilidade de nutrientes. 3ªed. Barueri - SP: Manole, 2009. Cap. 04, p. 71-75.
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Saúde
O que é a nutrigenômica ?
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1) nutrientes podem influenciar no funcionamento do genoma
2) variações no genoma podem influenciar a resposta individual à alimentação.
Prevê-se que o principal impacto da nutrigenômica será a personalização, com base no genótipo, das recomendações nutricionais para promoção da saúde e redução do risco de doenças crômicas não-transmissíveis.
Essa disciplina científica recente baseia-se em um conjunto de princípios:
1) Dietas inadequadas, em determinados indivíduos e em determinadas situações, representam fatores de risco para doenças crônicas não-transmissíveis.
2) Nutrientes e compostos bioativos normalmente presentes nos alimentos alteram a expressão gênica e/ou estrutura do genoma.
3) A influência da dieta na saúde depende da estrutura genética do indivíduo.
4) Determinados genes e suas variantes comuns são regulados pela dieta e podem participar de doenças crônicas não-transmissíveis.
5) Intervenções dietéticas baseadas na necessidade e estado nutricional, bem como no genótipo, podem ser utilizadas para desenvolver uma nutrição personalizada que otimize a saúde e previna ou mitigue doenças crônicas não-transmissíveis.
De acordo com o mapeamento do genoma humano, temos cerca de 30 mil genes distribuídos em nossos cromossomos. Parte desses genes codifica para proteínas como enzimas, transportadores, hormônios e receptores necessários a processos, como digestão, absorção, metabolismo e excreção de nutrientes. Essas macromoléculas sao produzidas a partir de informações codificadas no DNA por meio da expressão gênica.
Inicialmente, ocorre transcrição de sequência do DNA em RNA, que é, então traduzido na proteína. Os genes apresentam regiões que codificam ou não para proteínas. Os promotores representam sequências regulatórias que, apesar de não serem codificantes, apresentam papel fundamental para indução de transcrição. Mais especificamente, a ligação de fatores de transcrição a essas regiões específicas nos genes resulta em alterações conformacionais na molécula de DNA que possibilitam que a RNA polimerase (enzima que participa da transcrição) inicie a transcrição. Nesse sentido, promotores podem ser entendidos como "interruptores" que ligam e desligam genes.
Na fase de tradução o RNA mensageiro tem sua sequência traduzida na proteína. Diferentemente da transcrição que acontece no núcleo celular, a tradução ocorre no citoplasma, especificamente nos ribossomos. Cada trinca de bases representa um códon, que codifica um aminoácido ou pode, ainda, sinalizar o término da proteína. Apesar de existirem 64 possibilidades de códons (4X4X4 = 64 combinações de bases adenina, citosina, guanina e uracila), existem apenas 20 aminoácidos. Isso acontece porque diferentes códons podem codificar para um mesmo aminoácdo. Nesse sentido, diz-se que o nosso código genético é degenerado ou redundante.
Nutrientes, além de serem importantes como provedores de energia (carboidratos e lipídios) ou cofatores enzimáticos (determinados minerais e vitaminas) também apresentam a capacidade de alterar a expressão gênica. Os efeitos mais importantes dos alimentos no organismo ocorrem em nível molecular e podem ser tantos benéficos como deletérios, dependendo de quais genes têm a atividade alterada.
Nutrientes e compostos bioativos dos alimentos (CBAs) podem alterar a expressão gênica em nível transcricional, de forma direta ou indireta.
No primeiro caso, um nutriente ou seu metabólico tem atuação no núcleo celular ao se ligar diretamentea um fator de transcrição e induzir a expressão gênica. Existem diferentes classes de fatores de transcrição e parte delas é ativada por nutrientes. Assim, por exemplo, destacam-se os receptores de Vitamina D (vitamin D receptor - VDR) e vitamina A (retinoic acid receptor - RAR)), que são ativiados por calcitriol e ácido retinóico respectivamente.
No segundo caso, o nutriente ou CBAs atua no citoplasma, ativando por exemplo, quinases que irão fosforilar um fator de transcrição que estava inativo. O fator de transcrição, ativado indiretamente, será translocado para o núcleo celular e ligado a regiões promotoras, induzindo a expressão gênica. Exemplos de CBAs que atuam desa forma são o sulforanos (brócolis) e as catequinas (chá verde). Descreve-se, ainda, que componentes dos alimentos podem modular a expressão gênica em nível pós-transcricional. Exemplos são o Ferro e o Betacaroteno.
Vale destacar que todo processo metabólico envolve a ação de diversas proteínas, que são produzidas a partir da informação contida nas moléculas de RNAm, transcritas em uma determinada cpelula, tecido ou organismo. Alterações nos níveis de RNAm e de proteínas, como transportadores, enzimas, receptores, fatores de transcrição, entre outros, são importantes determinantes do fluxo de nutrientes ou metabólitos através de uma via bioquímica.
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Bibliografia:
COZZOLINO, Silvia M F; ONG, Thomas P. Nutrigenômica e biodisponibilidade de nutrientes. In: COZZOLINO, Silvia M F. Biodisponibilidade de nutrientes. 3ªed. Barueri - SP: Manole, 2009. Cap. 04, p. 71-75.
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