A genética molecular e suas aplicações

ENZIMAS DE RESTRIÇÃO

1970 _ Descoberta das endonucleases de restrição, que são enzimas bacterians que atuam como "tesouras moleculares", reconhecendo sequencias de pares de bases especificas em moléculas de DNA e cortando-as nesses pontos. Cada tipo de enzima reconhece e corta apenas uma determinada sequencia de nucleotídeos, em geral constituída por quatro ou pares de bases nitrogenadas.

Acredita-se que as bactérias tenham desenvolvido as enzimas de restrição ao longo do sua evolução, como proteção ao ataque de bacteriófagos. Hoje são conhecidas centenas dessas enzimas, que são purificadas e comercializadas por diversos laboratórios no mundo.

A descoberta das enzimas de restrição permitiu grandes avanços na Genética Molecular. Os três pesquisadores responsáveis pela elucidação do mecanismo de ação das endonucleases de restrição são: Werner Arber, Daniel Nathans e Hamilton Smith.

Separação eletroforética de fragmentos de DNA
Eletroforese: Técnica que separa fragmentos de diferentes tamanhos, gerados pelo corte de um DNA com determinada endonuclease de restrição, uns dos outros.

_ Identificação de pessoas por DNA.

A análise do padrão eletroforético de fragmentos de DNA, originados pelo corte com enzimas de restrição, é hoje o método mais seguro para identificar pessoas, sendo largamente utilizado em investigações e em processos judiciais.

Os testes de identificação de pessoas pelo DNA utilizam sondas capazes de detectar trechos do DNA humano que variam muito entre as pessoas de uma população. Essas regiões, conhecidas pela sigla VNTR, (Variable number of tandem repeats) são constituídas por sequencias curtas, de até algumas dezenas de pares de nucleotídeos, que se repetem ao longo de trechos de molécula de DNA. É o número dessas repetições que vária entre as pessoas, daí esses trechos do DNA serem chamados de VNTRs.
O teste de paternidade foi um dos principais fatores de popularização da sigla DNA.

_ Clonagem molecular do DNA.

Em 1972 Stanley Cohen e Herbert Boyer resolvem cortar DNA de plasmídios, emenda-lo a outro DNA e introduzir a molécula produzida ____ um DNA recombinante ___ em bactérias. O objetivo era verificar se a molécula produzida em um tubo de ensaio era capaz de multiplicar-se na bactéria e gerar cópias idênticas a si.

A ideia deu certo e levou à produção de diversas proteínas humanas de interesse médico (hormônios de crescimento, etc.)
O conjunto de moléculas de DNA idênticas, obtidas da multiplicação da célula bacteriana transformada, constitui em clone um molecular, dai a metodologia para obtê-lo ser denominada clonagem molecular.
Expressão de genes em bactérias

A insulina foi à primeira proteína humana produzida por engenharia genética em células de bactérias e aprovada para uso em pessoas. Até então, a fonte desse hormônio para tratamento de diabéticos eram os pâncreas de bois e de porcos, obtidos em matadouros.

Depois veio o hormônio de crescimento humano. Até pouco tempo atrás, a única opção para crianças que nasciam com deficiência hipofisária era o tratamento com hormônio extraído da hipófise de cadáveres. Agora esse hormônio é produzido por técnicas de engenharia genética.

_ Clonagem molecular em vírus.

Outra maneira de clonar um segmento de DNA é introduzindo-o no cromossomo de um vírus bacteriano, que atua como vetor de clonagem. Em vírus, podem-se clonar fragmentos de DNA bem maiores que em plasmídios.

O vírus utilizado como vetor de clonagem molecular é, em geral, o fago lambda, um dos bacteriófagos mais bem conhecidos do ponto de vista genético.

O fago lambda possui genes essenciais, indispensáveis à sua multiplicação, e genes não essenciais, cuja presença é dispensável à produção viral. Os genes essências são responsáveis pela produção das proteínas do capsídio viral, das enzimas que atuam na duplicação do DNA viral, das enzimas de empacotamento do DNA e de algumas outras proteínas importantes.

_ Misturando genes entre espécies: transgênicos.

Transgênico: Organismos que recebem e incorporam genes de outra espécie. Exemplo: Animais transgênicos são produzidos pela injeção de DNA previamente clonado a partir de uma espécie em ovos de outra espécie.

Em geral, uma ou mais moléculas do DNA injetado incorporam-se aos cromossomos da célula-ovo, sendo transmitidas às células-filhas quando o zigoto se dividir. Quando o organismo transgênico se reproduzir, os genes incorporados serão transmitidos aos descendentes, como qualquer outro gene.

_ Transgênicos entre animais e plantas.

A manipulação genética de plantas é mais simples que a de animais, uma vez que é relativamente fácil obter uma planta completa a partir de uma única célula geneticamente transformada. os genes que se deseja introduzir na planta são ligados a molécula do plasmídio Ti da bactéria Agrobacterium tumefaciens, que tem capacidade de integrar-se ao cromossomo da planta. Pode-se também introduzir DNA em células vegetais bombardeando-as com minúsculas partículas de metal com DNA aderido em sua superfície. As células que incorporam os genes são induzidas, por hormônios vegetais, a se multiplicar e originar plantas completas, que serão transgênicas. Duas plantas transgênicas bem conhecidas da população é a soja transgênica e o milho bt, liberado apenas para a alimentação do gado. (bovinos, a saber).

_ Desvendado o genoma humano.

Geneterapia: Procedimento para curas de doenças hereditárias humanas pela substituição dos genes defeituosos, nas células onde eles se expressam.

_ O projeto genoma humano.

O projeto genoma humano teve inicio oficialmente em outubro de 1990.
Em 26 de junho de 2000, os pesquisadores Francis Collins e Craig Venter anunciaram a conclusão de um esboço geral do genoma humano: constituído por cerca de três bilhões de pares de nucleotídeos, distribuídos nos 24 cromossomos de nosso genoma, ou seja, nos 22 autossomos e nos cromossomos sexuais X e Y. Apenas 3% dos três bilhões de pares de bases do genoma humano correspondem a genes; 97% são sequencias não-codificantes, isto é, não transcritas para moléculas de RNA. O numero de total de genes humanos é cerca de 30 mil. A quantidade de genes não é o que faz a diferença, e sim como eles funcionam e suas relações entre si e com o ambiente.