Biologia Molecular

RESUMO

Desde que em 1977 duas novas técnicas de sequenciamento de DNA foram desenvolvidas, uma por Maxam e Gilbert utilizando substâncias químicas que lisam a molécula de DNA, e a outra por Sanger utilizando a síntese enzimática de fita complementar, a biologia molecular tomou um novo rumo, no qual as pesquisas no campo de sequenciamento modernizaram-se e hoje, devido ao grande avanço, mostram-se diversas aplicações nas mais diversificadas áreas, como medicina, agricultura, genética forense, biologia molecular, microbiologia, dentre outras diversificadas áreas. Desde então, a biologia molecular tem experimentado grandes avanços tecnológicos que têm culminado em importantes fontes de conhecimentos sobre a função, expressão e regulação de genes em diferentes organismos.

INTRODUÇÃO

O ser humano sempre buscou respostas para as suas diversas perguntas a cerca dele mesmo. Essa curiosidade moveu a ciência por séculos de pesquisas a fim de desvendar o mistério da vida. E não pode falar de vida sem mencionar a molécula que “dar a vida”: o DNA.

Seguindo essa incansável busca por respostas a cerca dessa molécula, o homem conseguiu desvendar os seus segredos e manipulá-los hoje de forma fácil e rápida. Porém até chegar nessa magnífica tecnologia houve uma série de descobertas através de anos de pesquisas envolvendo cientistas que contribuíram criticamente até chegar nessa atual tecnologia.

Por volta de 1843 surgiram as pesquisas pioneiras a cerca da herança genética. Esse trabalho foi desenvolvido por Mendel utilizando plantações de ervilhas e fazendo o cruzamento das mesmas observou que as características de um ser são transmitidas por seus descendentes.  Logo depois, quando suas pesquisas foram finalmente valorizadas, surgiram outros cientistas interessados em saber mais sobre essas heranças.

 Foi daí que um bioquímico alemão Johann Friedrich Miescher investigando os glóbulos brancos do pus descobriu um composto de natureza ácida que era desconhecido até o momento. Descobriram mais tarde que esse composto era na verdade o ácido nucléico. Depois dessas descobertas, surgiram mais cientistas em buscas de respostas sobre o material genético, pesquisa que durou muitos anos e atuou diversos nomes como Erwin Chargaff;  Rosalind Franklin; James Watson e Francis Crick, e dentre outros grandes cientistas.   

Nas primeiras três décadas após a compreensão da estrutura do DNA, o conhecimento a respeito da sua biologia cresceu fantasticamente. Dentro desse período, ficou conhecida a natureza química dos genes, como a informação genética era armazenada, como as células respondiam a essa informação e como ela era transmitida de uma geração para outra.

Durante anos de esforço para desvendar o enigma do genoma, houve uma grande recompensa que é a genética atual. Com toda essa tecnologia moderna, podem-se realizar diversas atividades utilizando o DNA, e uma que é de grande utilidade em diversos campos é o sequenciamento genético. Essa técnica consiste de um processo que determina a disposição dos nucleotídeos ao longo de um dado fragmento de DNA. 

As duas técnicas mais importantes para o sequenciamento de DNA são o método químico de degradação de bases desenvolvido por Allan Maxam e Walter Gilbert em 1977 e o método didesoxi ou terminação da cadeia de Fred Sanger e colaboradores em 1978, que serviu de molde para outros métodos.

Desde então, o sequenciamento passou a ser utilizado em grande escala abrindo caminho para muitas descobertas e sendo aplicado largamente em diversos campos. O projeto genoma humano, por exemplo, foi um passo significativo que revolucionou a medicina moderna quando os genes que causam mais de 1000 doenças humanas foram mapeados em sítios cromossômicos específicos.

O sequenciamento do primeiro genoma completo de bactéria foi completado ainda em 1995. De lá pra cá um grande número de genomas procariotos foi sequenciado, e alguns genomas eucariotos decifrados como, o do arroz, homem, drosófila, dentre outros.

HISTÓRICO: INÍCIO, FASE ATUAL.

O sequenciamento genético, sem dúvida, foi uma das mais sofisticadas técnicas desenvolvidas no século XX e que mudou a história moderna com as suas diversas aplicações.  Contudo, houve uma gama de pesquisas para desenvolver esse método tão sofisticado.

Em 1970 surgiram as pesquisas pioneiras nessa área, desenvolvidas pelos cientistas Walter Gilbert e Allan Maxam, utilizando substâncias químicas que quebram a molécula de DNA.
Essa técnica é utilizada para determinar o nucleotídeo da sequência de DNA. O nucleotídeo é o nível mais fundamental do conhecimento de um gene. É o plano que contém as instruções para a construção de um organismo. Descobrir a importância e a função de cada gene era um grande desafio que começou a ser descoberto por meio dessa técnica. Porém mesmo com essa técnica desenvolvida, ainda era muito complicado obter uma sequência de DNA, independente de ser fita simples ou fita dupla.

Outro método tradicional, porém mais rápido e de grande importância o qual foi muito utilizado, foi o proposto por Frederick Sanger na década de 70 e consiste na adição de nucleotídeos modificados, chamados didesoxirribonucleotídeos trifosfatados, que impedem o crescimento de um fragmento de DNA em replicação pela DNA polimerase após sua adição.

O método de Sanger é mais sofisticado do que o de Gilbert por vários motivos. O primeiro é que o método de Gilbert é realizado por meio de degradação química e requer grande quantidade de DNA purificado e muitos passos de purificação, enquanto o do Sanger por meio de sequenciamento enzimático e requer pouco DNA. Além disso, o mais clássico produz curtas leituras e digestões enzimáticas, e já o mais moderno produz maiores leituras além de não necessitar de digestões.