Tecnologia do DNA Recombinante

Olá monstrinhos da Bio, tudo bem? Estudaremos mais um tema muito cobrado no ENEM nessa aula de hoje, não deixem de CURTIR e compartilhar as aulas nas redes sociais, podem deixar comentários no final da página se quiserem, vamos com tudo!

Introdução:

A técnica de DNA recombinante é um importante mecanismo de inserção gênica em bactérias, com esse processo é possível produzir diversas substâncias em larga escala.  Sabemos que um gene é um fragmento de DNA, uma sequência de nucleotídeos específica, que pode produzir RNA ou proteínas. Após a descoberta desse conceito "um gene --> produção de proteínas" alguns cientistas pensaram:

Se formos capazes de inserir um gene humano em uma bactéria, ela conseguirá produzir proteínas humanas utilizando seus ribossomos e aminoácidos próprios?

Amigos por incrível que pareça a resposta é SIM! As bactérias só não produzem algumas proteínas humanas por não terem a "receita", ou seja o gene humano, no seu genoma natural. A aula de hoje irá mostrar como se pode realizar a inserção de um gene humano em uma bactéria, para que ela possa realizar a síntese da proteína humana em questão.

O processo:

As bactérias já possuem normalmente a capacidade de inserir um fragmento de DNA do meio ambiente no seu próprio genoma, elas também conseguem cortar alguns fragmentos de DNA que possam ser inseridos dentro dela, por exemplo quando um vírus introduz seu DNA viral na bactéria hospedeira. Essas enzimas são chamadas de enzimas de restrição, conhecidas também como endonucleases, pois quebram por meio de hidrólises esses materias genéticos que ela incorpora ou são introduzidos nela por meio de um vetor.

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Figura 1 - Esquema mostrando o papel das endonucleases bacterianas no rompimento de fragmentos de DNA.

O primeiro passo consiste em isolar ou produzir em laboratório o gene de interesse que será colocado na bactéria hospedeira. A produção desse gene pode ser feita por meio da captação do RNA mensageiro de uma célula humana, esse RNAm é colocado em meio contendo a enzima transcriptase reversa, uma enzima típica dos retrovírus (HIV) que consegue criar a sequência gênica de DNA que originou o RNA mensageiro específico, essa reação é chamada de transcrição reversa.

exemplo: Isola-se de uma Ilhota Pancreática beta o RNAm que está envolvido na produção de insulina, se esse RNAm for exposto à transcriptase reversa, ela criará a sequência de DNA original do  gene humano da insulina, e este poderá ser inserido numa bacteria hospedeira por meio da técnica em questão.

O gene de interesse será colocado em um meio contendo um fragmento de DNA bacteriano circular chamado plasmídio e as enzimas de restrições bacterianas. Esses plasmídios podem ser obtivos por meio do rompimento de algumas células bacterianas.

Qual será o resultado desses 3 itens juntos? 

Enzimas de restrição + gene de interesse isolado + Plasmídio bacteriano:

As enzimas de restrição irão clivar (cortar) tanto do plasmídio quanto o gene de interesse. Posteriormente eles irão se ligar em algumas sequências complementares, gerando um novo plasmídio transgênico, contento o gene de interesse inserido no genoma original.

CAIU NO ENEM!!

ENEM 2009 Questão 07 PROVA AZUL

Um novo método para produzir insulina artificial que utiliza tecnologia de DNA recombinante foi desenvolvido por pesquisadores do Departamento de Biologia Celular da Universidade de Brasília (UnB) em parceria com a iniciativa privada. Os pesquisadores modificaram geneticamente a bactéria Escherichia coli para torná-la capaz de sintetizar o hormônio. O processo permitiu fabricar insulina em maior quantidade e em apenas 30 dias, um terço do tempo necessário para obtê-la pelo método tradicional, que consiste na extração do hormônio a partir do pâncreas de animais abatidos.

Ciência Hoje, 24 abr. 2001. Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br (adaptado). A produção de insulina pela técnica do DNA recombinante tem, como consequência:

A) o aperfeiçoamento do processo de extração de insulina a partir do pâncreas suíno.

B) a seleção de microrganismos resistentes a antibióticos.

C) o progresso na técnica da síntese química de hormônios.

D) impacto favorável na saúde de indivíduos diabéticos.

E) a criação de animais transgênicos. 

 

Gabarito: Letra D

 

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Figura 2 - Esquema demonstrando o mecanismo geral do processo. Detalhe para cor azul do gene eucariótico inserido no plasmidio bacteriano em amarelo.

 

O proximo passo é colocar esse novo plasmídio trangênico dentro de bactérias vivas, dois procedimentos podem ser feitos:

. O primeiro consiste na introdução do plasmídio transgênico em "pacotes" de membrana que podem se fundir com a membrana plasmática bacteriana, dessa forma o plasmídio será inserido dentro do citoplasma da bactéria hospedeira.

. O segundo passo consiste na utilização de vírus como o bacteriófago (fago) para inserção desse gene, nesse caso o gene em questão nem precisa ser inserido previamente em um plasmídio.

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Figura 3 - Esquema mostrando 3 fagos, cada um com um gene de interesse específico, e bactérias que sofreram ação desses vetores. Note que cada bactéria teve seu plasmídio modificado com novos genes (vermelho, verde e amarelo).

. Pode-se também colocar os plasmídios trangênicos diretamente em meio de cultura com bactérias vivas, elas poderão incorporar esses fragmentos de DNA do meio de cultura.

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Figura 4 - Processo geral com introdução dos plasmídios transgênicos com bactérias vivas no mesmo meio de cultura.

Após incorporar esse novo DNA, as bactérias transgênicas serão capazes de produzir uma nova proteína (insulina humana por exemplo) e ainda por cima se multiplicam por divisão binária, gerando uma população de clones transgênicos todos capazes de sintetizar o novo composto.

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Figura 5 - Esquema mostranndo a divisão binária da bactéria transgênica primordial, gerando uma população de bactérias transgênicas, todas com o novo DNA recombinante.

Aplicações do processo:

.Produção de diversos hormônios humanos para tratamento de doentes e anomalias

ex: hormônio do crescimento e insulina

. criação de vacinas sintéticas

ex: malária e hepatite B

. criação de proteínas estimuladoras dos leucócitos.

ex: Interleucinas e Interferon

. Produção de enzimas de interesse que podem ser utilizadas em indústrias.

 

E ai monstrinhos da Bio gostaram?? Espero que sim!! Continuem humilhando nos estudos e vamos com tudo para a próxima aula! Eiraaaaaa! Beijos!

 



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