Transgenico aula 1

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CONCEITO 
TRANSFORMAÇÃO GENÉTICA (TRANSGENIA) 
• A modificação ocorre quando o material genético de um 
organismo (DNA ou RNA) é alterado por uma determinada técnica 
que não ocorre por vias naturais e a modificação pode ser 
replicada e/ou transferida para outras células ou organismos. 
 
• Tipicamente a modificação genética envolve 
  remoção do DNA, 
  manipulação fora da célula 
  reinserção no mesmo ou outro organismo. 
 
• Objetivo final: introduzir uma característica nova ou alterada no 
organismo alvo (TOZZINI, 2004). 
HISTÓRICO 
 
1970 DNA Recombinante-marcou o surgimento da EG 
 
1973  Herbert Boyer e Stanley Cohen (1º experimento DNArec) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1983  1ºs resultados com Agrobacterium tumefaciens 
publicados 
 1986: 
1ª planta transgênica 
 
tabaco com gene da luciferase 
 1994  Flavr Savr (Calgene) 
método tradicional de colheita 
Tomate Longa Vida (Flavr Savr) 
método tradicional de colheita 
Tomate Longa Vida (Flavr Savr) 
 1995-1996  soja e milho aprovadas para liberação nos EUA 
 1999  arroz dourado (rico β-caroteno) = prevenção cegueira 
 2001  salmão transgênico = conversão alimentar 15% maior 
 variedades transgênicas  soja, milho, algodão, canola, 
 mamão, arroz, tomate... 
 
 até 2007  área cultivada com transgênicos 
 
 
102 milhões hectares 
22 países 
contínuo aumento 
 
 
 soja: 36% área plantada mundialmente = transgênico2001 
AS GERAÇÕES DOS TRANSGÊNICOS 
 Primeira geração: 
 Características: produtos com características agronômicas de 
resistência a doença, insetos e tolerância a herbicidas. 
 Segunda geração: 
 Características: melhorias nutricionais (qualitativamente e 
quantitativamente) e de pós-colheita. 
AS GERAÇÕES DOS TRANSGÊNICOS 
 Terceira geração: 
 Características: plantas GM funcionando como biofábricas para 
a síntese de compostos com aplicações na área farmaceutica, 
biossanitária ou industrial. 
 
AS GERAÇÕES DOS TRANSGÊNICOS 
PRINCÍPIOS 
transformação genética 
 sistemas transformação: 3 componentes principais 
• mecanismo para introdução DNA exógeno na célula 
 
• tipo célula ou tecido adequado à transformação 
 
• métodos identificação e seleção daqueles transformados 
Passos para produzir um transgênico 
• Genes de interesse  isolados e clonados em um vetor; 
• transferência desse gene para dentro da célula vegetal; 
• integração desse gene ao genoma da planta; 
• regeneração de plantas férteis; 
• expressão do gene introduzido nas plantas regeneradas; 
• transmissão do gene introduzido de geração em geração. 
 
MÉTODOS DE TRANSFORMAÇÃO 
• Duas estratégias para a transformação gênica 
 
 INDIRETO 
 - Agrobacterium 
 DIRETA 
 - Bombardeio de micropartículas 
 - Microinjeção 
 - Eletroporação 
 
 
 
 
1. A. tumefaciens: agente etiológico da galha-da-coroa; 
 
2. A. rhizogenes: causa a raiz-em-cabeleira; 
 
3. A. rubi: induz tumores especificamente em Rubus spp.; 
 
4. A. vitis: induz tumores especificamente em videiras (Vitis spp.) 
 
5. A. radiobacter: é saprófita (não-patogênica). 
Espécies 
 Transformação por Agrobacterium 
 Agrobacterium tumefaciens: 
 Agrobacterium rhizogenes: também tem sido utilizada como vetor 
1º vetor bacteriano 
usado na introdução 
DNA exótico em 
células vegetais 
O que é a A. tumefaciens ? 
TRANSFORMAÇÃO POR Agrobacterium 
Microorganismos tipicamente do solo; 
 
Aeróbicas e gram-negativas; 
 
Não formam esporos; 
 
Possuem forma de bacilo; 
 
Medem 0,6-1,0 x 1,5-3,0 μm; 
 
Movem-se por meio de 1 a 6 flagelos peritríquios 
● Natureza: produção de substâncias que servirão de alimentos 
para o patógeno e levarão a célula a se multiplicar 
 formação de tumores (galhas) 
 
● Agente etiológico causal da galha-da-coroa é Agrobacterium 
tumefaciens 
galha-da-coroa- junção entre o tronco e a raiz 
 
 T-DNA: naturalmente presente no plasmídeo de A. tumafaciens 
 (plasmídeo Ti = indutor de tumor) 
 
 T-DNA transferido para dentro da célula e integrado ao genoma da 
 planta, onde é expresso de maneira estável 
inserido no genoma da célula hospedeira 
 
produção hormônios e opinas 
(crescimento e fonte de nutrientes para a bactéria) 
tumor: 
 resultado transferência 
genes entre a bactéria 
e a célula vegetal 
Esquema de organização estrutural do plasmídeo Ti (Sluys, 1999) 
Região de incompatibilidade 
Região de origem de replicação 
Região de catabolismo 
das opinas 
Região responsavel 
pela transferência 
conjugativa do 
plasmídeo 
Região que delimitam a 
região-T 
 
Região de virulência 
 
Esquema de organização estrutural do plasmídeo Ti (Sluys, 1999) 
Região de incompatibilidade 
Região de origem de replicação 
catabolismo das opinas 
Conjugação entre 
agrobactérias do solo 
Transferência do T-DNA: 
genes de virulência 
Síntese de opinas e 
oncogenes (síntese de 
citocininas, auxinas ou 
sensibilidade para 
auxinas) 
Etapas para a transformação 
- Colonização de Agrobacterium 
 - Indução do sistema de virulência 
 - Geração do complexo de transferência T-DNA 
 - Transferência do T-DNA 
 - Integração do T-DNA no genoma da planta 
- Consiste em introduzir o DNA na célula, rompendo a barreira da 
parede celular e da membrana plasmática, sem o uso de vetores 
Biológicos. 
- Vetores - não requerem seqüências especiais 
- Micropartículas - ouro ou tungstênio - 0,4 a 1,5 mm 
Utilização: 
 - em sp não infectadas pelo Agrobacterium (cereais) 
 - transformar meristemas e tecidos com alto 
potencial de regeneração. 
 - transformação de organelas e pólens 
 - transformação de cereais, leguminosas e sp 
arbóreas recalcitrantes a outros métodos. 
BIOLÍSTICA 
Parâmetros 
a serem considerados 
 
 * Altura do tiro 
 * Pressão 
 * Uso de osmóticos 
 *Explante inicial 
• fragmentos de DNA (1) exógeno são aderidos à micropartículas metálicas (2) e (3); 
• micropartículas aceleradas em direção à célula vegetal (4); 
• eventualmente: DNA exógeno se integra ao DNA nuclear; 
• em meio de cultura apropriado (5), as células transformadas são selecionadas e 
 regeneradas em plantas transgênicas (6) 
 Transformação por Microinjeção 
 desenvolvida para animais e estendida às plantas 
 agulhas microcapilares  introdução do DNA 
 cada célula manipulada individualmente 
 quantidade DNA pode ser otimizada 
 trabalhosa 
 resultados positivos: 
 milho, trigo, soja, fumo 
 arroz, salmão, bovinos, suínos 
 Eletroporação 
 utilização de protoplastos 
 consiste em submeter protoplastos misturados com DNA e 
palsmídeos a uma descarga elétrica 
 (criação de poros/ plasmídeos penetram no núcleo) 
 dificuldade de regeneração plantas a partir protoplastos 
 dificuldades da transgenia em plantas 
• protocolos regeneração indivíduos a partir das células transformadas 
• variações somaclonais 
 (tipos ≠ por mutação ou anomalias inerentes à cultura tecidos) 
• Manipulação in vitro de células e tecidos de plantas 
• Regeneração de plantas a partir tecidos ou células em meio de cultivo 
 Cultura de Tecidos 
• explante  tecido da planta que é colocado em cultura 
• explante pode ser: disco foliar, ápice caulinar, ápice de raiz, embrião 
 
• é extraído da planta e colocado em meio de cultivo sob condiçõesideais para que possa se regenerar. 
 condições de cultura: 
 • composição do meio de cutura 
 - macro e micronutrientes 
 - vitaminas 
 - fonte de carbono: açúcares 
 condições de cultura: 
 • hormônios 
 • temperatura 
 • pH 
 • luminosidade 
 • umidade 
TRANSGÊNICOS NA AGRICULTURA 
 Variedades Roundup Ready 
 - primeiros: soja RR e algodão RR 
 - 1ªs variedades: Monsanto 
 - tolerantes ao herbicida glifosato (Roundup) 
 - glifosato inativa enzima EPSP (bloqueia síntese aa aromáticos) 
 - variedades RR disponíveis em soja, milho, algodão e canola 
 Plantas tolerantes a herbicidas 
 Variedades Roundup Ready Flex 
 - segunda geração da tolerância ao glifosato 
 - sem pedido liberação no Brasil (EUA = 2006) 
 - RR: glifosato pode ser aplicado até certo desenvolvimento 
 - RR flex: aplicação glifosato durante todo ciclo cultura 
 Variedades tolerantes herbicidas 
 - controle eficiente plantas daninhas com 1 único herbicida 
 - redução quantidade químicos aplicados lavoura 
 - soja RR no Brasil: permissão plantios em 2005 
 - outra variedades: Bayer, DuPont, Calgene... 
 controle biológico eficiente: Bacillus thuringiensis 
 - controle lagartas desfolhadoras desde 1980 
 - proteína tóxica aos lepidópteros 
 - inseticida Bt = seguro = aplicação cultivos orgânicos 
 - variedades Bt sintetizam proteína Bt no próprio tecido 
 - milho, algodão, fumo, batata, tomate... 
 - preocupação: insetos resistentes 
 - contornar esse problema: faixas escape + rotação 
 Plantas resistentes a insetos 
 plásticos: polímeros longos baseados em compostos orgânicos 
 biopolímero biodegradável e renovável: Ralstonia matellidurans 
 gene já foi introduzido em outras bactérias  milho 
 milho = gde eficiência produção biomassa 
 plástico biodegradável + competitivamente no mercado 
 bioplástico comestível em desenvolvimento 
 Variedades para produção de Bioplástico 
 Embrapa + Universidades  mamão, feijão, batata 
 estratégia: introdução gene capa protéica vírus invertido (anti-senso) 
 Variedades resistentes a vírus 
 alimentos funcionais: saúde +  risco doenças + nutrição 
 tomate com  teor licopeno 
 arroz com  conteúdo β-caroteno 
 grãos com + vitamina E 
 arroz, trigo e feijão com + Ferro 
 frutas com + vitamina C 
 campo estudo promissor 
 importância social e econômica 
 Variedades nutracêuticas 
 Plantas como Biorreatores 
 “fábricas” produção de fármacos, químicos, plásticos, combustíveis... 
 medicamentos  jaborandi 
 corantes  urucum 
 tintura  soja 
 óleos industriais  canola 
 Exemplo: genes para fatores anticoagulantes da sanguessuga 
 
transferidos para canola 
tratamento doenças sistema circulatório 
BIOSSEGURANÇA 
 conjunto procedimentos voltados para controle e minimização de 
riscos advindos da prática de ≠ tecnologias, seja no campo ou 
laboratório 
 
 objetivo  estudar, monitorar e controlar impactos da biotecnologia 
 
 fundamento  assegurar avanço tecnológico + proteger saúde 
 humana/animal e meio-ambiente 
 
 no Brasil  estabelece requisitos para manejo OGMs 
 Brasil  Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio) 
 
 Instância colegiada multidisciplinar criada através da Lei Nº 11.105 de 
 24 de março de 2005 
 
 apoio técnico e assessoramento ao Governo Federal quanto à 
formulação, atualização e implementação Política Nacional de 
Biossegurança relativa a OGMs 
 CTNBio: auxiliar no estabelecimento de normas técnicas de 
segurança e pereceres técnicos referentes à proteção da 
saúde humana, dos organismos vivos e do meio-
ambiente, para atividades que envolvam construção, 
experimentação, cultivo, manipulação, transporte, 
comercialização, armazenamento, consumo, liberação e 
descarte de OGMs e derivados 
http://isaaablog.blogspot.com.br/ 
• CTNBio - Comissão Técnica Nacional de Biossegurança. 2016. Disponível em 
www.ctnbio.gov.br 
 
• JAMES, C., 2016. Status Global of Culturas Transgênicas: 2016 ISAAA, Ithaca. 
Disponível em www.isaaa.org/resources/publications/briefs/default.asp 
 
• MIR, L. (Ed.) Genômica. Editora Atheneu, São Paulo. 2005. Cap. 35 - Plantas 
transgênicas; Cap. 36 - Considerações sobre segurança de alimentos geneticamente 
modificados; Cap. 38 - Organismos geneticamente modificados: impacto do fluxo 
gênico. 
 
• ROMEIS, J., SHELTON, A.M., KENNEDY, G.G. (eds.), Integration of Insect-Resistant 
Genetically Modified Crops within IPM Programs. Springer, 2008. 
 
• SOBERÓN, M., GAO, A., BRAVO, A. 2015. Bt Resistance: Characterization and 
Strategies For GM Crops Producing Bacillus thuringiensis Toxins. CABI. 
https://youtu.be/L7qnY_GqytM 
http://www.youtube.com/watch?v=4EWmvSh_bAQ