A Biotecnologia e a Genética

Desafios da Ciência

O Projeto Genoma Humano

Cientistas de diversos países fazem parte de um arrojado programa estabelecido pelo governo norte-americano e destinado a mapear os genes dos 23 pares de cromossomos que compõem o cariótipo humano.

O grande objetivo da missão é detectar e localizar os genes causadores de doenças hereditárias, a fim de que, por meio da tecnologia do DNA recombinante, tornem-se possíveis a prevenção e a erradicação dessas doenças.

O programa recebeu o nome de Projeto Genoma Humano e previa que até o início do terceiro milênio fossem mapeados de 50 mil a 100 mil genes nos nossos cromossomos. Estimou-se que, no homem, existia entre 1.000 e 2.000 genes por cromossomo. Já são conhecidas cerca de 6.000 doenças genéticas que afetam a humanidade.

Os pesquisadores se voltam para um outro desafio e complexa frente de estudos: a identificação de genes e o sequenciamento de proteínas.

A identificação de proteínas – projeto proteoma – representa papel fundamental para a compreensão do genoma. Alguns cientistas acreditam que a genética não trará todas as respostas, visto que os processos orgânicos estão na dependência de outras substâncias, como as proteínas, que exercem papel essencial em praticamente todos os processos biológicos dentro das células.

Técnica da reação em cadeia da polimerase ( PCR )

Clone significa um conjunto de indivíduos geneticamente idênticos, sejam eles gêmeos monozigóticos, mudas de roseira obtidas de pedaços de seu caule ou planárias que se obtêm partindo-se uma delas ao meio.

Em genética, estende-se o conceito para a multiplicação de genes idênticos. Quando se detecta o gene de interesse, faz-se sua clonagem, ou amplificação gênica, para produzir milhares, milhões, bilhões de genes iguais. Isso pode ser feito, cultivando, indefinidamente, um clone de bactérias, já que ao se dividir, a bactéria duplica seus genes. O mais surpreendente, todavia, é que se pode clonar diretamente o gene, fora de qualquer ser vivo, pela técnica da reação em cadeia da polimerase (polymerase chain reaction = PCR).

A dupla hélice do DNA é submetida a uma temperatura de 98oC, o que provoca a separação das duas fitas. A seguir, em presença da enzima DNA-polimerase (resistente ao calor, por ser obtida de algas que se reproduzem em fontes termais), cada fita é completada por nucleotídeos existentes no meio, formando-se assim duas moléculas completas. Em seguida, o ciclo recomeça, são produzidas 4 moléculas, e assim por diante.

Essa técnica é especialmente útil:

  • Em criminologia, quando se têm amostras de DNA muito pequenas para serem analisadas.
  • É também utilizada para duplicação de DNA encontrado em material fossilizado, de épocas passadas ou remotas. Verificou-se, recentemente, pela comparação do DNA do homem atual (Homo sapiens sapiens) com o DNA tirado de fósseis do Homo neanderthalensis, que as diferenças são grandes demais para que as duas formas tenham sido raças da mesma espécie.
  • É a técnica de utilização mais fácil para obtenção de grandes quantidades de DNA para se usar em Engenharia Genética.

DNA recombinante

Em Engenharia Genética, a expressão DNA recombinante indica o resultado obtido a partir de pedaços de DNA de fontes diferentes, ligados entre si. Às vezes, os DNA provêm de dois organismos diferentes, como é o caso do gene para insulina humana ligado ao DNA de bactéria. Outras vezes, um pedaço de DNA de um organismo pode ser ligado a um DNA sintético, feito em laboratório pela junção de nucleotídeos na sequência desejada.

Para se conseguir o DNA recombinante, é preciso “cortar” as moléculas de DNA que se quer recombinar e em seguida “colar” suas extremidades (enzima DNA-ligase). Para isso, os pesquisadores utilizam as enzimas de restrição. Essas são enzimas obtidas de bactérias que as produzem naturalmente para se defender da invasão de alguns vírus; elas têm a propriedade de “cortar” o DNA de dupla hélice do invasor em certos pontos, específicos para cada tipo de enzima de restrição. Assim, os pesquisadores usam essas enzimas para “cortar” em laboratório os tipos de DNA que eles objetivam “colar” mais tarde.

A análise do padrão de fragmentos de DNA originados pela ação das enzimas de restrição é hoje o método mais seguro para se identificar pessoas, já sendo largamente utilizado em investigações policiais. Com exceção dos gêmeos univitelinos, não existem dois indivíduos cujo DNA seja igual. Moléculas de DNA de duas pessoas diferentes serão cortadas em pontos diferentes e darão fragmentos de diferentes tamanhos.

As impressões digitais eram consideradas a melhor assinatura biológica, mas a genética molecular desenvolveu esse modo mais sensível e preciso para distinguir uma pessoa de todas as demais, recorrendo ao estudo do DNA.

Uma técnica muito utilizada na identificação de pessoas é por meio do DNA ou DNA fingerprint (impressão digital de DNA). Cada pessoa possui um DNA distinto.

A técnica é muito utilizada na investigação criminal e em testes de paternidade.

Para realizar um exame de identificação por DNA, células são coletadas e o DNA é extraído. Tais células podem ser coletadas de gotas de sangue, da saliva, de amostras de cabelo, de pedaços de pele, etc. Após a coleta, corta-se o DNA em pontos específicos. Estes são analisados para confirmar se os marcadores do DNA de uma amostra correspondem aos de outra.  

No exemplo abaixo, a figura V representa a amostra de DNA da vítima de um crime e a figura S, a do criminoso. Analisam-se o DNA de três suspeitos. Observa-se que a amostra SP1 (suspeito 1) apresenta os mesmos marcadores que a amostra do criminoso, S, confirmando que SP1 é o criminoso que a polícia procura.

Em testes de paternidade, todas as bandas de DNA da criança precisam corresponder às do pai ou da mãe. Na figura abaixo, M representa o DNA materno, B, o da criança, e P1 e P2, os dos possíveis pais.  Observa-se que o DNA da criança é uma combinação dos marcadores M e P2. Isso significa que o pai da criança é a pessoa cujo DNA é representado por P2.

Importância das bactérias na Engenharia Genética

A célula bacteriana, além do seu cromossomo, possui pequenas moléculas de DNA circulares, os plasmídeos, não essenciais à bactéria, mas que contêm alguns genes. Os plasmídeos mantêm uma existência independente do cromossomo maior; sua duplicação, no entanto, é sincronizada com a da bactéria, garantindo assim sua transmissão para as bactérias-filhas.

É nos plasmídeos que as técnicas de Engenharia Genética incorporam os genes “estranhos” à bactéria, experimentalmente. A bactéria, agora transgênica, passa a produzir as proteínas que esses genes codificam, o plasmídeo se duplica junto com o gene enxertado e os descendentes da bactéria (clones ou colônias) conservam a capacidade de produzir tal proteína.

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Sumário

- O Projeto Genoma Humano
- Técnica da reação em cadeia da polimerase ( PCR )
- DNA recombinante
- Importância das bactérias na Engenharia Genética
- Organismos transgênicos
- Aplicações práticas através das técnicas de Engenharia Genética
- In vitro
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