GENÉTICA TRANSGÊNESE.

Toda vez que extraímos DNA de um organismo e o introduzimos em um outro, com o objetivo de conseguirmos nos aproveitar dos benefícios de um eventual resultado positivo, seja este de ordem técnico-econômico ou científico, estamos fazendo transgênese.

Um exemplo de transgênese para fins econômicos é a “injeção”,em uma planta, de um gene extraído de uma bactéria responsável pela produção de uma enzima que é capaz de inibir o desenvolvimento de um determinado tipo de organismo que normalmente produz danos na cultura da planta.

Em 1983 foi feita a primeira planta transgênica, com a incorporação de um DNA de bactéria. Já em 1992 foi obtido um tomate transgênico, com deterioração retardada que passou a ser comercializado em 1994 nos Estados Unidos abrindo caminho para a soja resistente a herbicida, o milho transgênico, a batata e centenas de outras possibilidades nunca antes nunca imaginadas.A transgênese é uma biotecnologia aplicável em animais e vegetais que consiste em adicionar um gene, de origem animal ou vegetal, ao genoma que se deseja modificar.

A transgênese significa a incorporação artificial de genes exógenos no genoma de organismos por meio da engenharia genética. Ou seja, a introdução de uma característica desejada em um organismo, sendo o gene a seqüência ordenada de nucleotídeos localizada em uma região particular de um cromossomo que codifica um produto funcional (RNA ou proteína)o qual oferece a característica de interesse.

 Então, a transgênese possibilita o desenvolvimento de novas formas de vida. A transgênese artificial pode ser realizada entre vários organismos. Isto explica o processo da obtenção de insulina por bactérias, por exemplo.

Formas:

Os organismos que recebem os genes estranhos são chamados de transgênico ou Organismo Geneticamente Modificado (OGM).Existem duas formas Básicas:

·         Vetor Patogênico (em geral bactérias): Em vez de injetar o gene que causa doença, o organismo injeta um gene útil (foi assim que a soja transgênica foi produzida).

·         Biobalística: O gene é micro bombardeado com um canhão. O gene é como um fio que pode ser quimicamente enrolado em uma micro partícula de ouro ou de tungstênio que,através da compressão de gás hélio é metralhada para dentro da célula, que incorpora o novo gene.

Entendendo Melhor

Os transgênicos são um tipo particular de Organismos Geneticamente Modificados, em que o método de melhoramento é a transgênese.O processo de transgênese consiste na inserção do gene modificado numa célula da espécie que se quer melhorar geneticamente. Depois, multiplicam-se as células geneticamente manipuladas e faz-se crescer o organismo em laboratório. A fase final consiste no cruzamento do novo organismo com outros da mesma espécie. Com a descoberta da estrutura do DNA, a molécula básica da hereditariedade, e subseqüentes avanços científicos, foram possíveis desenvolver a tecnologia do DNA recombinante.

Através dela é possível a transferência de genes entre espécies, obtendo-se organismos geneticamente modificados (OGMs), também denominados transgênicos. A transgênese é assim uma nova e poderosa ferramenta à disposição dos geneticistas para melhor servir à sociedade.As possibilidades de melhoramento genético com a transgênese são enormes e altamente promissoras.

 Na atualidade, as principais plantas transgênicas comercializadas, soja resistente a herbicida, milho resistente a insetos e herbicida, algodão resistente a insetos e canola resistente a herbicida, estão comprovando os significativos benefícios para o meio ambiente com correspondente redução de custos para o produtor.

Engenharia Bacteriana

O genoma bacteriano consiste no conjunto total de genes transportados pelas bactérias quer em seu cromossomo ou em seus elementos genéticos  extra cromossômicos, quando presentes. O cromossomo bacteriano difere do cromossomo humano em vários aspectos. O cromos somo de uma bactéria típica como a Escherichia Cali consiste em uma única molécula de DNA circular, de filamento duplo, contendo aproximadamente 5 milhões de pares de bases (ou 5.0 quilobase pares [kb]) medindo aproximadamente 1,3 m (isto é, cerca de 1.0 vezes o diâmetro da célula).

 Os menores cromos somos bacterianos (encontrados nos micoplasmas) possuem cerca de um quarto desse tamanho. Em comparação, os seres humanos apresentam duas cópias de 23 cromossomos, que representam 2,9 X 109 pares de bases com 990 m de comprimento. Baseia-se na reprodução de bactérias capazes de realizar determinadas atividades ou produzir moléculas como hormônios, enzimas e antibióticos.

Assim, foram obtidas bactérias marinhas capazes de degradas petróleo derramando nos mares. Já outras bactérias conseguem produzir álcool etílico, usado como combustível.

O gene humano responsável pela produção de insulina foi introduzido em bactérias, que passaram a produzir esse hormônio, usado no tratamento dos diabéticos.

A mesma técnica produzir bactérias que sintetizam somatotrofina (hormônio de crescimento), vacina contra hepatite B e ativador do plasminogênio (dissolvente de coágulos sangüíneos).

DNA recombinante

            DNA recombinante (rDNA) é uma seqüência de DNA artificial que resulta da combinação de diferentes seqüências de DNAs. 

            Essa técnica surgiu a partir da engenharia genética.

            Assim, esta técnica permite, por exemplo, introduzir porções de DNA provenientes de vários organismos num microrganismo, que, em condições favoráveis, permite a produção de inúmeras cópias do gene (que poderão ser armazenadas nas bibliotecas de genes) ou da proteína codificada por este.
           Resta falar, então, das mais-valias desta tecnologia, dando alguns exemplos das suas aplicações:

• Investigação fundamental;
• Obtenção de organismos geneticamente modificados (OGM) (produção de alimentos em maior quantidade e qualidade; Produção de grandes quantidades de substâncias com aplicação farmacêutica ou médica; Produção de substâncias com aplicação industrial; Biorremediação ) ;
• Tratamento de doenças;

          Através da tecnologia do rDNA são obtidos diversos produtos importantes para o Home.

Enzimas de restrição

Marco do início dos trabalhos com a tecnologia do DNA recombinante, pois foi o ano da descoberta de uma classe de endonucleases (enzimas que promovem cortes no DNA) que reconheciam sítios (seqüências) específicos de uma molécula de DNA.  Essas endonucleases foram então denominadas de  ENZIMAS DE RESTRIÇÃO.

As enzimas de restrição estão presentes em diferentes espécies e linhagens de bactérias. Sua função biológica está relacionada à defesa das bactérias contra infecções virais. O DNA viral ao entrar numa bactéria pode ser reconhecido por uma enzima de restrição que o cortará, como uma tesoura, impedindo que ele se duplique e mate a célula. O DNA bacteriano está livre da ação das enzimas de restrição por diversos tipos de mecanismos, seja através da proteção das proteínas estabilizadoras, que envolvem o cromossomo bacteriano, seja pela metilação de bases nitrogenadas da seqüência de DNA.

            A importância das enzimas de restrição, para a criação de novas moléculas de DNA, deve-se ao fato de que in vitro, pode-se cortar o DNA de interesse com uma enzima de restrição e em seguida unir esse DNA com outra molécula de DNA de interesse, criando assim uma molécula de DNA recombinante. Dada essa importância, diversas  enzimas de restrição começaram a ser purificadas de diversas bactérias. Hoje grandes empresas de biotecnologia possuem, para venda em seus catálogos, centenas de enzimas de restrição cada uma com um sítio de restrição específico.

             Circundam a molécula de DNA no ponto a ser digerido (sequencia GAATTC). Cortando uma fita da dupla hélice num ponto e a segunda fita em um ponto diferente e complementar (entre as bases G e A). As fitas simples separadas possuem pontas coesivas complementares, as quais permitem a perfeita recombinação.

Engenharia Genética

A Engenharia Genética é uma tecnologia avançada que tem por objetivo identificar genes na intimidade das células, isolá-los dos seus cromossomos, ou mesmo do restante do DNA a que pertençam multiplicá-los com recursos especiais (que utilizam a participação de bactérias) e transferi-los para o material genético de outras células, em organismos diferentes. Com técnicas avançadas, os cientistas já conseguem transferir genes humanos, como os determinantes da produção de insulina, para bactérias, que passam a produzir este hormônio em larga escala, como se isso fosse algo natural para elas. Desta forma, tanto as bactérias, como alguns mamíferos, para os quais são transferidos genes humanos, podem se tornar uma fonte ilimitada de obtenção a baixo custo de certos hormônios, habitualmente de preços muito altos. Os próximos anos certamente nos reservam extraordinárias novidades no campo da tecnologia do DNA recombinante (ou Engenharia Genética). O Projeto Genoma Humano, por exemplo, tem como objetivo detectar e localizar os genes causadores de doenças hereditárias, a fim de que, por meio dessa tecnologia,tornem-se possíveis a prevenção e a erradicação dessas doenças. Além disso, a Engenharia Genética pode proporcionar à humanidade a chance de melhoria na produção agrícola e pecuária.

A Engenharia Genética permite manipular diretamente os genes de determinados organismos com objetivos práticos.

Após a descoberta de que também o DNA podia ser manipulado, a primeira “ferramenta” da Engenharia Genética foram as enzimas de restrição (ou endonucleases).

Estas enzimas cortam a hélice dupla do DNA em zonas específicas, sempre que as encontram.

                  

Funcionamento das enzimas de restrição

Os vírus invadem as bactérias e afectam o seu DNA.

Algumas bactérias têm um mecanismo de defesa contra os vírus, que consiste na produção de enzimas de restrição.

Ou seja:

1.      As enzimas cindem a cadeia de DNA do vírus quando encontram uma determinada sequência de pares de bases.

2.      Estas enzimas actuam em pontos específicos (ZONAS DE RESTRIÇÃO), catalisando o desdobramento do DNA em fragmentos menores.

3.      Estes fragmentos possuem nas extremidades a sequência de nucleótidos reconhecida pela enzima de restrição – são constituídos por cadeia simples ligada a cadeia dupla e chamam-se extremidades coesivas.

As extremidades coesivas podem ligar-se por complementaridade a outro DNA. Intervêm as ligases do DNA, que catalisam o processo que permite que fragmentos de DNA se voltem a ligar.

Para a transferência destes genes, é também necessária a existência de um vetor, que será a entidade que leva o material genético do genoma de onde foi retirado para o genoma que o vai receber.

Os plasmídeos das bactérias são exemplos de vetores.

 

O objetivo é introduzir novas características num ser vivo, de forma a aumentar a utilidade deste;

 Exemplos: a produção de insulina humana, através da utilização de bactérias modificadas e da produção de novos tipos de ratos como o OncoMouse (rato cancro) para pesquisa, através do reestruturamento genético

Potencialidades da Engenharia   Genética

• possibilita a obtenção de materiais orgânicos e sintéticos;
• permitiu a descodificação do DNA, facilitando assim a clonagem de genes;
• Umas das mais conhecidas aplicações da engenharia genética são os
organismos geneticamente modificados (OGM);
•      Existem muitas possíveis aplicações biotecnológicas da modificação genética, por exemplo: vacinas orais produzidas nas frutas;
•      representa um desenvolvimento das modificações genéticas para usos médicos e abre uma porta ética para o uso da tecnologia para a modificação de genes humanos.

Exemplos de produtos originados pela Engenharia Genética:

• A insulina.

• Os interferonas.( proteína naturalmente produzida em nosso corpo com a função de atuar como um mensageiro na luta contra os vírus)

• A interleucina.

• Algumas proteínas do sangue:

• A albumina.

• O fator VIII.

• Algumas novas defesas orgânicas para o tratamento do cancro, como o fator necrosaste de tumores.

• A criação de vacinas sintéticas contra:

• Malária.

• Hepatite B.