Aprender Biologia

A Engenharia Genética é um conjunto de técnicas que permite aos cientistas identificar, isolar e multiplicar genes de quaisquer organismos. Estas técnicas incluem a cultura de células, o uso de isótopos radioactivos, a clonagem molecular, a tecnologia do DNA recombinante e o aperfeiçoamento de várias técnicas com enzimas. O objectivo é introduzir novas características em indivíduos, para seu próprio proveito ou para servir outros organismos. São exemplos disso:

• a modificação do genoma de uma planta tornando-a resistente a um herbicida;


• o isolamento, extração e o enxerto de gene humano para a produção de insulina em bactérias da espécie Escherichia coli, que, contendo o gene humano, multiplicam-se quando cultivadas em laboratórios, produzindo insulina, o que actualmente é realizado em grande escala

Falando de Enzimas...

A descoberta das enzimas de restrição foi um dos contributos de maior importância para o desenvolvimento da Engenharia Genética. Estas são consideradas a primeira "ferramenta" da Engenharia Genética.

Os vírus invadem frequentemente as bactérias e afectam o seu DNA. Algumas bactérias têm como mecanismo de defesa as endonucleses de restrição, ou seja, as enzimas que cindem a cadeia dupla de DNA (no sentido 5'-3') sempre que encontram uma determinada sequência de pares de bases - zonas de restrição. ( Portanto, cada tipo de enzima de restrição corta uma região específica do DNA.) Estas enzimas procedem, assim, à fragmentação do DNA viral, desactivando-o.

Estas enzimas, como já foi dito, cortam o DNA sob a forma de hélice dupla, com uma extensão em cada uma das extremidades de DNA em cadeia simples - extremidades coesivas.

Com a descoberta das enzimas de restrição e das DNA ligases os cientistas tinham ao seu dispor todo o material necessário para transferir genes de uma molécula de DNA para outra, e consequentemente de um organismo para outro.

Necessitavam apenas de um elemento de transferência do material genético de um genoma para outro - vector.

Vetores utilizados em Engenharia Genética

Plasmídeo bacteriano

Vírus

Os vírus, principalmente o bacteriófago, são de grande utilidade na Tecnologia do DNA Recombinante.
O bacteriófago possui genes essenciais que são indispensáveis à reprodução, e também genes não essenciais, cuja presença é dispensável à multiplicação viral. Os genes essenciais produzem as proteínas da cápsula e as enzimas que actuam na duplicação do DNA viral. Esses genes estão localizados nas extremidades do cromossoma do vírus. Entretanto, os genes não essenciais estão relacionados com os processos de recombinação entre moléculas de DNA, e localizam-se na região mediana do cromossoma viral, sem interferir na reprodução do vírus, sendo portanto dispensáveis.

A região mediana do cromossoma, onde se localizam os genes dispensáveis, pode ser retirada e substituída por um pedaço de DNA de outro organismo. Sendo assim, quando o cromossoma viral se multiplica, o DNA estranho incorporado a ele também será multiplicado.
Os cientistas têm utilizado essa técnica para conseguir a multiplicação de genes importantes a fim de obter grande número de cópias, o que é necessário ao estudo de genes.

Lipossomos

São essencialmente esferas de membrana sintética formadas por camadas bilipídicas preenchidas com DNA. Eles fundem-se espontaneamente com a membrana celular, liberando o seu conteúdo no citoplasma. Apresentam a vantagem de nunca causar doença alguma, porém apresentam pouca eficiência.

Técnica do DNA Recombinante

Em Engenharia Genética a expressão DNA Recombinante designa o resultado obtido a partir de pedaços de DNA de fontes diferentes ligados entre si. Às vezes, o DNA provém de dois organismo diferentes, como é o caso do gene para insulina ligado ao DNA da bactéria. Outras vezes, um pedaço de DNA de um organismo pode ser ligado a um DNA sintético produzido em laboratório pela junção de nucleótidos na sequência desejada.
Para se conseguir DNA recombinante é preciso cortar as moléculas de DNA que se quer recombinar e em seguida, "colar" as suas extremidades. Para isso, os pesquisadores contam com ferramentas extremamente úteis: enzimas de restrição. Essas enzimas são obtidas de bactérias que as produzem naturalmente para se defenderem da invasão de alguns vírus.

1º passo: obter genes para o enxerto pretendido, para isso pode-se:

• criar uma biblioteca de genes, que consiste no armazenamento de um grande número de fragmentos de DNA do genoma que são armazenados em vectores;


• fabricar o gene em laboratório a partir de RNA mensageiro (técnica do DNA complementar*);


• sintetizar o gene, nucleótido por nucleótido. Isso é feito normalmente para genes que codificam polipeptídeos ou proteínas de pequeno tamanho. Suponha-se que se conhece a sequência de aminoácidos de um pequeno polipeptídeo. Cada aminoácido é codificado por uma sequência de três nucleótidos de DNA - codão. Basta utilizar a tabela do código genético já conhecida para ser possível construir uma sequência de nucleótidos que corresponda exactamente à sequência de aminoácidos da proteína.

2º passo: acção das enzimas de restrição, isolando o gene que se pretende manipular.

3º passo: incorporação do gene num vector, utilizando-se o mesmo tipo de enzima de restrição utilizado no passo anterior, ma agora no vector.

4º passo: inserção do vector numa célula bacteriana.

5º passo: verificação do resultado. No caso da bactéria absorver o DNA recombinante poderão obter-se imensas cópias - clones - desta.

*Técnica do DNA complementar (cDNA)

Consiste na produção de uma molécula de DNA (cadeia simples) tendo como molde uma molécula de mRNA matura, por complementaridade de bases.

A produção do cDNA é possível por acção da enzima transcriptase reversa. O mRNA é molde para a síntese de uma cadeia de DNA, o processo inverso do que ocorre habitualmente na transcrição.

Após a formação da primeira cadeia de cDNA, a DNA polimerase forma a cadeia complementar, constituindo-se uma cadeia de DNA em dupla hélice, estável.

Curiosidade:

A comparação entre o cDNA (sem intrões) e o DNA original permite localizar as regiões codificantes (exões) e as não codificantes (intrões) de um determinado gene.

O cDNA facilita a produção de proteínas de seres eucariontes em bactérias, uma vez que estas não posuem mecanismos de processamento do mRNA, isto é, em presença de um DNA original transcreveriam todo o gene, incluindo os intrões, obtendo-se proteínas diferentes das que se pretendiam.

Ao ser inserido um clone de cDNA garante-se a produção da proteína normal.

Fontes:

Engenharia Genética, 19/01/2010 < http://www.scribd.com/doc/1025855/Engenharia-Genetica>

Engenharia Genética - Tecnologia do DNA, 19/01/2010 < http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/dna/engenharia-genetica.php >

A Biologia e os Desafios da Actualidade, 19/01/2010 < http://www.biologia-ap.no.comunidades.net/index.php?pagina=1288163696>