O genoma (conjunto de genes de uma espécie) está contido na área da ciência denominada genética, que é responsável pelo estudo da reprodução, herança, variação e de aspectos relacionados à descendência.
Fonte: educar.sc.usp.br
Com o conhecimento até agora acumulado na Biologia, principalmente na questão da manipulação do DNA, será possível, no futuro próximo extinguir com todas as doenças que assolam à humanidade e com à fome no mundo. Com o avanço adquirido na área da biologia molecular, na engenharia genética e na biotecnologia abre-se o caminho para uma enorme melhoria da qualidade de vida da humanidade ¿ temas como DNA recombinante, clonagem, seres transgênicos, PCR, terapia gênica, projeto genoma e alimentos geneticamente modificados estão se tornando muito comum no nosso dia à dia, reforçando as nossas esperanças na cura de várias doenças, inclusive o câncer e na maior produção agrícola com o melhoramento genético vegetal ¿ um importante passo para à erradicação da fome no mundo. Mas infelizmente há o outro lado da moeda, com o uso maléfico desse avanço para produção de armas biológicas ou usar á clonagem para ¿fabricar¿ um ser sob prévia encomenda, o que torna de grande relevância a Bioética, pois todo esse avanço na biologia deu ao homem toda à instrumentação para transformar o homem em ¿deus¿ ¿ criação à sua imagem e semelhança. O genoma corresponde ao conjunto de genes que contém as informações de uma dada espécie.
Há mais de 10 anos atrás, a biologia teve conhecimento de um grande salto com as experiências de clonagem em seres humanos, quando foi divulgado no jornal "The New York Times", de 24 de novembro de 1993 que o pesquisador do Centro Médico da Universidade de George Washington ¿ Jerry Hall, conseguira clonar embriões humanos a partir de células de um único embrião. Se esses embriões fossem transferidos para o útero de outra mulher, gerariam normalmente um clone, mas essa experiência foi interrompida oficialmente devido as severas críticas morais e éticas de alguns setores da sociedade, inclusive até do papado em Roma.
O DNA ou ácido desoxirribonucléico é uma molécula no formato de dupla espiral, onde estão inseridos todos os milhares de genes que carregam toda a nossa informação hereditária e esta presente nos cromossomos que estão no interior do núcleo de todas as células. Diz-se que o DNA é a única molécula capaz de auto-duplicação, mas essa palavra não é muito adequada, pois o DNA não é auto-suficiente para fazê-lo. A duplicação do DNA, chamada de replicação, é catalizada pela enzima DNA polimerase. Durante a replicação, as duas cadeias separam-se pelo rompimento das pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas, enquanto a enzima utiliza a seqüência de bases da cada cadeia como molde para a montagem de uma cadeia nova. Diante uma adenina, a enzima coloca o nucleotídeo timina e diante de uma citosina é colocada a guanina; sempre dizemos A com T e C com G. Todas as células humanas (exceto os gametas) possuem 23 pares de cromossomos com enorme quantidade de DNA condensada que, se fosse desenrolada como de um novelo de lã, mediria aproximadamente 1,8 m de comprimento. O DNA utiliza um tipo de alfabeto bioquímico com quatro letras (bases nitrogenadas) que são: A (adenina), T(timina), C (citosina) e G (Guanina) ¿ para codificar todas as nossas proteínas. Essas substâncias unem-se em pares específicos ¿ Adenina com Timina e Citosina com Guanina, as ¿barras¿ que ligam os dois filamentos da dupla espiral, ou seja, são os ¿degraus¿ da escada retorcida. A combinação dessas letras é a base do código genético.
Um marco importante para à biologia é o ano de 1865, onde à genética teve seu início com os trabalhos de Gregor Mendel, um monge austríaco que, cruzando mais de 20 espécies de ervilhas, conseguiu estabelecer os princípios da hereditariedade, ele descobriu que um ¿fator¿ de dentro das células era responsável pela transmissão dos caracteres hereditários. Quase contemporâneo ao Mendel, um estudante de química ¿ Johann Friedrich Miescher, em 1869 ¿descobre¿ o DNA ¿ extraído do esperma e das células sanguíneas dos salmões; Mendel não tinha noção do DNA. Somente no século XX, o DNA é reconhecido como elemento essencial à vida. No ano de 1953, James Watson e Francis Crick propuseram o modelo de dupla hélice do DNA: duas cadeias de nucleotídeos enroladas em espiral e ligadas entre si pelas bases nitrogenadas. Essa estrutura a explicação do processo de duplicação do material genético ¿ através da separação das duas cadeia e a formação de cadeias complementares - e a fabricação de RNA, responsável pela síntese de proteínas, que permite controle total da atividade celular.
Porém a compreensão do nosso código genético ocorreu a partir de 1961, quando o norte americano Marshall Nieremberg, começou a decifrar o código produzindo uma cadeia de RNAm utilizando apenas a uracila, ou seja, uma seqüência de bases UUU ou seqüência de códons UUU que, em contato com extratos celulares da bactéria Escherichia coli, produzia um polipepitídeo formado exclusivamente pelo aminoácido fenilalanina. Niremberg concluiu que o códon UUU representava a fenilalanina, revelando assim, a primeira palavra do código genético (três bases uracila correspondem ao aminoácido fenilalanina). Posteriormente, iniciou-se um trabalho conjunto para decifração dos outros 63 códons possíveis.
Nos organismos vivos, as informações que comandam o funcionamento celular estão inscritas em moléculas de DNA. As letras do código genético são os 4 tipos de bases nitrogenadas já citadas aqui (A, T, C e G). As unidades de informação do código, comparáveis a palavras, são os genes, ou seja, a sequência dessas letras (ex.: ATTCGGAAT)- que determina uma função, por exemplo, a pigmentação da pele e do cabelo ¿ de alguma seqüência de bases específica, na qual esta inserido a informação para a fabricação da proteína melaniana, um pigmento de cor. Para se expressarem, ou seja - traduzida em proteínas, as informações inscritas no DNA precisam ser transcritas em moléculas de RNA, onde a síntese da mesma é catalizada pela enzima polimerase de RNA. As duas cadeias que compõem o DNA se separam e apenas uma delas orienta a formação de uma cadeia de RNA, para qual é transcrita a informação codificada no gene. Não existe timina no RNA, onde em seu lugar esta presente a base U (uracila). A maioria dos genes transcreve suas informações para o RNAm (mensageiro). Esta comanda a síntese de proteínas. O RNAm contém sua informações dispostas em trinca de bases, os códons (já citado). Cada códon corresponde a um aminoácido, e a sequência de códons determina a sequência de aminoácidos ¿ a estrutura primária que a proteína terá, que forma o ser vivo na sua totalidade.
Pesquisadores da Universidade de Stanford - Stanley Cohen e H. Boyer, em 1974, combinaram o DNA de um anfíbio(sapo) com de uma bactéria (Escherichia coli) , produzindo o primeiro ser com DNA recombinante, ¿quebrando¿ a barreira genética entre espécies diferentes. A tecnologia do DNA recombinante só foi possível porque descobriu-se que muitas bactérias possuem enzimas com capacidade de cortar segmentos de DNA estranhos que casualmente penetram na célula bacteriana. São as chamadas Enzimas de Restrição ou endonucleases, que cortam moléculas de DNA em pontos específicos. Outro fator importante para à pesquisa é que as bactéria possuem plasmídeos (DNAs circulares) que são independentes do seu cromossomo. O plasmídeo é um DNA exportável, ou seja, pode se transferido de uma bactéria para outra, permitindo a transferência de genes.
Usando-se as enzimas de restrição (tesouras biológicas, ex.:ECO1) bacterianas, possibilitou-se o corte de dois DNAs diferentes e, sob ação de enzimas ligases, pode-se unir os segmentos resultantes e formar um DNA recombinante. A partir daí, teve início a Engenharia Genética ou Tecnologia do DNA recombinante. Em 1975, ocorreu o encontro internacional em Asilomar (USA), onde um grupo de cientistas alerta para a necessidade de estabelecer regras gerais e de segurança para experimentos com o DNA recombinante. Em 1976 foi criada a primeira empresa de engenharia genética (Genentech) desenvolveu-se a primeira proteína humana em uma bactéria geneticamente modificada usando-se a técnica do DNA recombinante e, em 1982, comercializada a primeira droga recombinante, a insulina humana. Um segmento de DNA do pâncreas humano foi cortado por uma enzima de restrição e inserido no interior de um plasmídeo da bactéria Escherichia coli, que foram unidos por uma ligase, aí temos um DNA recombinante e esse conjunto foi recolocado no interior da bactéria, então, o plasmídeo recombinante passou a insulina humana.
Com o DNA recombinante, obviamente foi possível à produção de seres transgênicos, sendo que em 1982 foi desenvolvido o primeiro animal transgênico (camundondo) pelos os cientistas americanos Richard Palminter e Ralph Brinster, ambos da Universidade da Pensilvânia, que inseriram ¿in vitro¿ no laboratório fragmentos de DNA (genes) do hormônio de crescimento nos óvulos desses animais.
Em 1986 é publicado um artigo do pesquisador americano Kary Mulis que descreve o método de PCR (reação em cadeia de polimerase, em inglês), que possibilita a obtenção rápida de milhões de cópias de um segmento específico de DNA. Até então, a clonagem molecular por meio de bactérias, apesar de eficiente, era um processo muito trabalhoso e demorado. A partir de um DNA a ser copiado, são utilizadas pequenas seqüências iniciadoras; enzima de DNA polimerase e nucleotídeos são empregados num mecanismo cíclico e automatizado. Esse processo trabalha com amostras mínimas de DNA, como por exemplo a que é extraído de sangue, esperma, ossos e até mesmo quem sabe de fósseis. Atualmente, a reação em cadeia de polimerase é realizada em equipamentos automatizados, sendo possível que em duas horas multiplicar a quantidade disponível de DNA por mais de um milhão. Resumindo: Inicialmente, a solução contendo o DNA a ser clonado é aquecida por dois minutos. Com isso, ocorre desnaturação da molécula e as duas cadeias se separam. A seguir, nucleotídeos livres começam a se emparelhar com os complementares, em cada uma das cadeias recém-separadas. Por final, uma DNA polimerase resistente a altas temperaturas, obtida de bactérias que vivem em fontes termais, une esses nucleotídeos, formando, junto de cada cadeia antiga, uma nova cadeia complementar. Com isso, surgem duas moléculas idênticas de DNA. O ciclo pode ser reiniciado, repetindo-se aproximadamente a cada seis minutos e meio.
(implante de uma orelha/ não é um ser transgênico)
Seres transgênicos são aqueles que possuem seu genoma modificado, através da inserção de genes provenientes de seres de outras espécies. Atualmente, para se obter um ser transgênico, o primeiro gene que interessa é devidamente identificado e, a seguir, multiplicado pela técnica do PCR. Posteriormente, através de uma metodologia apropriada, é inserido no animal ou planta que se deseja modificar; um exemplo clássico é a Humulin , a insulina humana derivada do DNA recombinante; plantas que emitem luz por inserção de genes da enzima luciferase (que produz a luz no inseto vagalume). Inúmeros são os vegetais geneticamente modificados na pesquisa científica no setor agrícola, onde algumas técnicas foram desenvolvidas e uma delas baseia-se na manipulação genética de uma bactéria ¿ por exemplo, a Agrobacterium, pois a mesma consegue ¿infectar¿ várias outras plantas com os seus genes. Na questão dos vegetais, o primeiro alimento geneticamente modificado liberado para comercialmente pela FDA (USA) em 1994 é o tomate Flavr Savr e nos anos 90 temos a polêmica em torno da soja transgênica Roundup-Ready, resistente ao herbicida Roundup, produzido pela multinacional Monsanto, pois os cientistas se preocupam com eventuais efeitos danosos ao homem e ao meio ambiente. Os genes modificados da soja poderiam atingir outros vegetais, também alterando o seu genoma e podendo ter efeitos na cadeia alimentar. Os riscos aos humanos estariam relacionados a efeitos alergizantes e quem sabe em algum efeito á longo prazo.
As primeiras experiências bem sucedidas no campo da clonagem ocorreram
na década de 50, quando se produziram anfíbios (sapos) a partir
do enxerto de núcleos de células intestinais de girinos em óvulos
anucleados. Na década de 60, ratos de laboratório foram clonados
a partir de células embrionárias. Em 1986, vacas e cabras foram
clonadas através de células embrionárias indiferenciadas.
Mas o grande salto em clonagem em mamíferos se deu em fevereiro de
1997, quando Ian Wilmut, do Instituto Roslin(Escócia), anunciou o nascimento
do clone de uma ovelha ¿ Dolly. Ela foi concebida a partir de uma célula
da glândula mamária de uma ovelha adulta, cujo o núcleo
foi implantado em um ovócito anucleado de uma outra ovelha. O embrião
resultante foi implantado no útero de uma terceira ovelha (mãe
de aluguel). Assim, veio a Dolly e em 13 de abril de 1998 ela teve uma filha
(Bonnie) por via natural, provando que o clone é capaz de se reproduzir
e ser viável. Porém, Dolly morre em fevereiro de 2003 devido
ao seu envelhecimento precoce, pois ela já nasceu com a mesma idade
genética da ovelha de que foi clonada..
Dolly representa um grande salto na área médica, pois a partir
da desdiferenciação a que foi submetido o núcleo da célula
adulta que gerou Dolly, é possível proceder à pesquisas
sobre a regeneração de tecidos cujas células não
mais se dividem por mitose, como é o caso do sistema nervoso e muscular.
Quem sabe vai ser possível clonar e produzir órgãos inteiros
em laboratório e usá-los para transplante. Ou o uso das técnicas
de clonagem para tratamentos médicos na clonagem terapêutica.
Em 1990, a terapia genética é utilizada pela primeira vez, com
sucesso, numa menina de quatro anos com um tipo de deficiência no sistema
imunológico chamado ADA.
Talvez o mais ambicioso projeto científico da humanidade, iniciado em 1990 nos USA. Paralelamente ao estudo do genoma humano, inúmeros projetos de sequenciamento de outros seres vivos estão em andamento, sendo que em 1995, é obtida a primeira seqüência completa de um DNA de um organismo de vida livre, a bactéria Hemophilus influenzae. Em 1996, já temos um mapa completo do camundongo. Em 1998, os pesquisadores John Sulston e Robert Waterstone sequenciaram o genoma do Verne C. elegans, o primeiro organismo multicelular a ter seu DNA transcrito. No primeiro trimestre de 2000 pesquisadores do consórcio público PGH e a empresa Celera, anunciam o término da fase do sequenciamento completo do genoma humano (publicado posteriormente em fevereiro de 2001), que fez a identificação dos 3,2 bilhões de pares de bases do DNA. Na realidade, isso é apenas a primeira parte trabalho, pois apenas 3% do genoma humano entra na constituição dos nossos 30.000 genes, e a outra fase consiste em localizar todos esses genes , determinar sua posição e, o mais importante à sua função, ou seja, o papel que desempenha no metabolismo celular. Os 97 % restante constituem o chamado DNA junk (DNA-lixo) - seqüência de genes sem função conhecida. Sobre isso temos um trecho de um artigo que saiu na Folha de S. Paulo em agosto de 2003: ¿...Uma comparação de DNA humano com o de outras 12 espécies animais mostra que compartilhamos mais semelhanças genéticas do que se pensava e demonstra que as pessoas têm mais parentesco com um rato do que com um gato. A pesquisa também ajudar a reforçar a tese de que o chamado DNA-lixo ( ou junk-DNA) é tudo menos lixo. Embora sua utilidade continue um mistério, ele deve realizar algo importante, porque se mantém idêntico em muita espécies. O estudo também apóia algo que esta ficando cada vez mais claro-que trechos do DNA chamados de genes são só uma pequena parte da história. A equipe de pesquisa NHGRI (Instituto Nacional de Pesquisa do genoma Humano), nos EUA, comparou o mesmo trecho de DNA em humanos, chipanzés, babuínos, gatos, cães, vacas, porcos, ratos, camundongos, galinhas, peixes de aquário (paulistinhas) e dois outros que são considerados iguarias no Japão, Fugu e Tetraodon. Em humanos, esse trecho é uma região genética muito estudada, que contém o gene CFTR. Quando sofre uma mutação, o gene provoca fibrose cística ¿ Ele fornece evidência definitiva de que estamos mais próximos dos roedores do que dos carnívoros ¿ disse Eric Green, diretos científico do NHGRI e líder do estudo¿.
Fonte: www.genoma.blogger.com.br