Como são conseguidos os genes para enxerto?

   Há na realidade tres formas fundamentais: criar-se a chamada "biblioteca" de genes, fabricar-se o gene em laboratório a partir de RNA mensageiro ou sintetizar-se o gene, nucleotídeo por nucleotídeo, na sequência desejada.

• "Biblioteca" de genes : Nesse método, obtém-se plasmídeos de bactérias e uma amostra de DNA do organismo cuja "biblioteca" de genes queremos criar. Podemos explicar da seguinte forma: 1. Uma amostra de DNA e plasmídeos são cortados pela mesma enzima de restrição. 2 Mistura-se o DNA com os plasmídeos abertos. 3. Resulta uma mistura de diferentes plasmídeos. 4. Os plasmídeos são postos em contato com bactérias e colocados num meio de cultura. 5. As colônias de bactérias tem cada uma um fragmento diferente do DNA da amostra. Isolam-se as colônias individuais em meios de cultura. Cada cultura é um "volume" da biblioteca de genes.
•  Síntese do gene atrvés de RNA mensageiro : Às vezes, o pesquisador dispõe do RNA mensageiro responsável por determinada proteína. A partir desse RNA, pode ser fabricado em um laboratório um segmento de DNA com uma sequência complementar. Esse DNA, evidentemente, terá uma sequencia identica à do gene que produziu originalmente o RNA mensageiro. Um dos trunfos nessa técnica é a utilização de uma enzima chamada trascriptase reversa*, que permite a produção de DNA a partir de uma molécula de RNA. O DNA assim produzido é chamado de cDNA, ou DNA complementar.

* trasnciptase reversa: Ela existe em alguns vírus cujo material genético é o RNA, como o da AIDS; a partir dela, o RNA viral produz DNA que se incorpora ao cromossomo do hospedeiro.

• Síntese do gene por adição de nucleotídeos: Isso é feito normalmente para genes que codificam polipeptídeos ou proteínas de pequeno tamanho. Suponha que conheçamos a sequencia de aminoácidos de um pequeno polipeptídeo. Cada aminoácido, você deve se lembrar, é codificado por uma sequencia de tres nucleotídeos do DNA, chamada códon. Basta usar a tabela do código genético, já conhecida, para sermos capazes de construir uma sequencia de nucleotídeos que corresponda exatamente à sequencia de aminoácidos da proteína.

O plasmídeo recombinante é inserido nas bactérias

   Uma vez preparados os plasmídeos, a tarefa é inseri-los em células bacterianas. Plasmídeos e células bacterianas são postos um em contato com o outro; no entanto, apenas algumas poucas bactérias conseguem "absorver" o plamídeo com o gene novo.
   Alguns plasmídeos de bactérias carregam naturalmente genes que lhes conferem resistência a certo antibiótico. Veja na figura a seguir:

Os pesquisadores escolhem, para fazer DNA recombinante, plasmídeos que já tem o gene de resistência ao antibiótico (primeiro círculo). Em seguida, esses plasmídeos são abertos, encaixa-se neles o gene a ser enxertado (segundo e terceiro círculos) e são postos em contato com as bactérias, algumas das quais os incorporam (bacterial chromosome, recombinant plasmid). Para selecionar as bactérias que ganharam o plasmídeo novo, basta adicionar o antibiótico. Todas as bactérias sem plasmídeos morrem, por não serem resistentes ao antibiótico, sobrando apenas as que possuem o plasmídeo (ultimo quadrinho). Essas bactérias agora se reproduzem, e todo clone resultante possuirá o plasmídeo com o gene novo.

Enzimas de restrição: o corte sob medida

   As enzimas de restrição são capazes de cortar uma dupla hélice de DNA em locais bem específicos; cada tipo de enzima de restrição reconhece apenas uma certa sequência desse tipo na molécula de DNA.

 

   Na primeira linha do quadro são partes de moléculas provenientes de organismos diferentes. A seguir é feito o corte em zigue-zague. Ficam livres as sequencias TTAA e AATT, tanto numa molécula como na outra. No terceira linha uma das extremidades soltas da primeira molécula se solda (conseguida atravéz do uso de uma enzima chamada ligase) à extremidade solta na segunda. Os circulos representam o fenômeno e mostra a técnica de se enxertar uma pedaço de DNA estranho (gene) num plamídeo bacteriano. O resultado é o DNA recombinante (último círculo), constituido do plasmídeo o do gene novo, enxertado.

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, os DNA provém de dois organismos 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, feito em laboratório pela junção de nucleotídeos na sequencia desejada.
   Para se conseguir o DNA recombinante, é preciso "cortar" as moléculas de DNA que se quer recombinar em seguida "colar" suas extremidades. Para isso, os pesquisadores contam com ferramentas extremamente úteis, chamadas enzimas de restrição . Essas enzimas são obtidas de bactérias que as produzem naturalmente para se defender da invasão de alguns vírus; elas tem 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 dois tipos de DNA que eles objetivam "colar" mais tarde.

Bactérias: um material de primeira!

   As bactérias representam um material excepcional para trabalhos em Engenharia Genética. O motivo é simples: as técnicas empregadas conseguem atingir apenas uma porcentagem pequena dos organismos tratados. No caso de bactérias, trabalha-se com um número muito grande de organismos ao mesmo tempo; pelo menos em algumas delas, forçosamente, o enxerto de genes será bem-sucedido. Basta em seguida selecionar de alguma forma as bactérias "transformadas" e permitir que elas se reproduzam: todos os descendentes apresentarão a modificação, que passa a ser hereditária.

   A célula bacteriana é tipicamente procariótica, isto é, não possui carioteca nem orgânulos citoplasmáticos (Células de vegetais e de animais); tem apenas um cromossomo, contituído por uma molécula de DNA circular, sem proteínas associadas ao DNA, como nos eucariontes. Assim, a informação genética da bactéria está numa única molécula de DNA.
   Além do cromossomo bacteriano, são encontradas pequenas moléculas de DNA circulares capazes de produzir independentemente o DNA cromossômico, os plasmideos, não-essenciais à bactéria, mas que contém alguns gênes. Os plasmídeos mantém  uma existência independente do cromossomo maior; no entanto, sua duplicação é sincronizada com a da bactéria, garantindo assim sua trasmissão para as bactérias-filhas. Em Engenharia Genética, é nos plasmídeos que podem ser incorporados genes "estranhos" à bactéria, experimentalmente. A bactéria passa a produzir as proteínas que esses genes codificam, o plasmídeo se duplica junto com o gene enxertado e os descendentes da bactéria conservam a capacidade de produzir a tal proteína. 

   Uma bactéria muito utilizada é conhecida como Escherichia coli, que mora habitualmente no intestino humano. Em condições adequadas, uma população dessas bactérias reproduz-se a cada 20 ou 30 minutos. Começando-se com uma única célula, obtém-se 24 gerações em 12 horas. Os descendentes são identicos à primeira bactéria (com exceção dos possíveis mutantes) e constituem o que chamamos de colônia ou clone.

Exemplos do uso da biotecnologia

Durante milênios, os agricultores aperfeiçoaram a natureza cruzando diferentes espécies e variedades vegetais para obter plantas com determinadas características. Há cerca de 3 mil anos, por exemplo, lavradores chineses cultivaram uma leguminosa silvestre que produzia um feijão preto ou marrom - a soja. As amostras de soja selecionadas entre de 7 mil variedades ilustram a grande diversidade obtida por meio de técnicas convencionais de cultivo.

Variedades de soja cultivadas naturalmente.

Algo semelhante ocorreu com o milho, resultando no aumento da produtividade das colheitas desde o início do século.

Amostras de milho híbrido.

Atualmente, muitas espécies vêm sendo aperfeiçoadas pela engenharia genética. Cientistas transferem genes de umas espécie para outra e criam cópias identicas de plantas - processo conhecido como clonagem. Para produzir pinheiros genéticamente idênticos, por exemplo, tratam fragmentos de tecido de uma determinada árvore com uma solução de hormônios responsáveis pelo crescimento vegetal. É possível que em breve, as pesquisas permitam o desenvolvimento de árvores exclusivas com características específicas.

Tomates genéticamente alterados podem passar por mais dias amadurecendo no pé. Ao isolar o gene que amolece os frutos maduros e inserir uma cópia inversa desse gene na planta, os cientistas conseguiram atrasar o procedimento do tomate. Assim, ele não precisa ser colhido ainda verde e seu sabor fica mais acentuado.

Tomates genéticamente alterados.

1. Biotecnologia

A Biotecnologia corresponde a um conjunto de técnicas que têm permitido ao homem utilizar organismos para obter produtos de interesse. É uma área muito antiga dentro da Biologia. Desde a antiguidade o homem utiliza os fungos como fermentadores naturais para fazer o pão e o vinho e, mais recentemente, para fazer antibióticos.
Bactérias são usadas para obter derivados do leite, como iogurtes e queijos. Seleciona-se o gado melhor produtor de carne ou de leite, e muitos outros exemplos.
Atualmente, a biotecnologia ganhou um grande impulso com o surgimento de uma nova área - a Engenharia genética.