A Tecnologia do DNA Recombinante

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNINTA
CURSO: Enfermagem
DISCIPLINA: Biologia
PROF: Edie Mourão
	A Tecnologia do DNA Recombinante
Ana Celerinda Farias Paiva
Antonia Michele Rodrigues de Carvalho
Brena Maria Barbosa Freitas
Jucília Ribeiro Ávila
Luzia Clara Assis Cavalcante
Laene dos Santos Silva
Nataly Suellen Farias Lima
Maria do Carmo Leonardo Bastos
Maria Suelane Pereira da Silva
– SOBRAL –
DEZ/2018
INTRODUÇÃO
O presente trabalho versara sobre a Tecnologia do DNA recombinante. Aqui será abordado a origem dos estudos para destrinchar o DNA mais a fundo. 
O trabalho está dividido em tópicos que trarão esclarecimentos a respeito da Evolução das Técnicas de Análise do DNA; A Tecnologia do DNA Recombinante; Clonagem Molecular – Aumentando a População de Organismos Selecionados; Enzimas de Restrição – As 'tesouras biológicas' do DNA; DNA Recombinante e a Indústria; O Processo de Geração do DNA Recombinante Passo-a-Passo; Replicação de DNA humano – Figura; Os análogos de ação rápida; Por que sintetizar análogos de longa ação? Histórico do DNA e utilização.
Todos esses tópicos serão desenvolvidos com o intuito de entendermos melhor o que vem a ser o DNA recombinante, suas contribuições para engenharia genética e a ciência como um todo.
A Tecnologia do DNA Recombinante – A Base da Biotecnologia Industrial 
A Evolução das Técnicas de Análise do DNA
Até a década de 70, o DNA era o componente mais difícil de ser analisado. Sua sequência de nucleotídeos (monômeros do DNA/RNA, compostos por uma base nitrogenada, uma pentose e um grupo fosfato.) de enorme tamanho e monotonia química era geralmente analisada por meios indiretos como a sequência de proteínas e análise genética. A partir da década de 70, novas técnicas foram criadas para análise, isolamento e purificação desses compostos. Muitas dessas técnicas são provenientes de ramos como: Microbiologia, Bioquímica, Imunologia e Genética Microbiana. Depois disso, o DNA tornou-se uma molécula fácil de ser analisada.
A Tecnologia do DNA Recombinante
É um conjunto de técnicas, de ampla aplicação. Pode ser usada para estudar mecanismos de replicação e expressão gênica, na determinação da sequência de um gene (e por tabela a proteína que ele codifica), ou no desenvolvimento de 'novas' culturas microbianas, capazes de resistir a certos antibióticos ou transmitir determinadas características.
Clonagem Molecular – Aumentando a População de Organismos Selecionados
A origem do termo Clonagem Molecular vem da Genética Bacteriana que considera uma colônia de bactérias como um clone, pois todos os indivíduos são geneticamente idênticos à bactéria inicial. Essa é a técnica central da tecnologia do DNA Recombinante. Ela consiste no isolamento e propagação de moléculas de DNA idênticas. Há pelo menos dois estágios importantes:
Elaboração do DNA recombinante: O inserto (fragmento de DNA de interesse) é ligado ao vetor (uma outra molécula de DNA) para formar o DNA Recombinante.
Inserindo o DNA Recombinante numa célula: Numa célula hospedeira compatível é introduzida a molécula de DNA recombinante, num processo chamado de transformação
O DNA bacteriano pode se recombinar com DNA humano, vegetal ou de qualquer outra espécie, abrindo a possibilidade de clonar ou isolar proteínas das mesmas.
Enzimas de Restrição – As 'tesouras biológicas' do DNA
Para que fragmentos de DNA possam ser selecionados, as chamadas Enzimas de Restrição são utilizadas. As enzimas de restrição ou endonucleases de restrição são divididas em várias classes, dependendo da estrutura, da atividade e dos sítios de reconhecimento e clivagem. O interesse por estas enzimas aumentou em 1973, quando se percebeu que elas poderiam ser usadas para fragmentar o DNA deixando extremidades de fitas simples de DNA, que permitiam a ligação de outros fragmentos. As enzimas do tipo II, as mais importantes na Tecnologia do DNA recombinante, são proteínas monoméricas ou diméricas e clivam ('cortam') o DNA no mesmo sítio do seu reconhecimento. (O sítio de reconhecimento deste tipo de enzima é normalmente uma sequência palíndrômica, ou seja, ela tem um eixo de simetria e a sequência de bases de uma fita é a mesma fita complementar, quando lida na direção oposta. Atualmente, mais de 1000 enzimas de restrição já foram identificadas.
DNA Recombinante e a Indústria
 
Esse conjunto de técnicas, permite aos diversos setores da indústria criarem novos produtos ou aprimorarem seus processos para obtenção de produtos finais. Temos alguns exemplos como: A produção de insulina artificial em escala industrial, a modificação de leveduras para potencializar a produção de álcool no setor de combustíveis, criação de novas vacinas, melhoramento genético de linhagens de bactérias importantes para o setor alimentício, geração de organismos 'mutantes' para diminuir ou anular o uso de agrotóxicos nas plantações e até mesmo o uso de células modificadas na biorremediação.
O Processo de Geração do DNA Recombinante Passo-a-Passo
Os pesquisadores querem estudar um gene que produz uma proteína que não se sabe a função.
Os pesquisadores “recortam” (utilizando Enzimas de Restrição), do DNA, o gene de interesse.
Esse fragmento de DNA contendo o gene é multiplicado por PCR (Polimerase Chain Reaction - É um método de amplificação (de criação de múltiplas cópias) de DNA (ácido desoxirribonucleico) sem o uso de um organismo vivo, por exemplo, Escherichia coli (bactéria) ou leveduras.). para obter várias cópias do mesmo fragmento (ou da mesma informação).
A mesma enzima que clivou ('cortou') o gene do DNA é utilizado para clivar o plasmídeo (material genético circular não ligado ao cromossomo que fica espalhado pelo hialoplasma das bactérias) bacteriano. Lembre-se que o fragmento de DNA, ao ser clivado, gera pontas 'adesivas' que são complementares ao plasmídeo se este for clivado com a mesma enzima.
A seguir o plasmídio clivado é misturado com os fragmentos de DNA (contendo o gene) e uma enzima chamada ligase “cola” os fragmentos ao plasmídio, produzindo o chamado DNA recombinante. Isso feito, o DNA recombinante é introduzido em uma bactéria hospedeira.
A bactéria hospedeira é colocada em um meio nutritivo seletivo, apenas aquelas que possuem o DNA recombinante crescem, formando colônias. Após muitas gerações de bactérias, o produto da expressão dos genes, as proteínas desejadas, são purificadas das bactérias (são separadas das proteínas das bactérias).
Acompanhe na imagem a ilustração desse processo (nesse caso a replicação de DNA humano):
No desenvolvimento industrial, em comparação com os avanços da Medicina e da Agricultura, o DNA recombinante ainda está em sua “infância”, mas apesar disso, vem crescendo com força. Um dos objetivos fundamentais é a produção de baixo custo de matérias-primas renováveis que possam substituir os recursos fósseis. Além disso, a tecnologia do DNA recombinante vai ajudar a maximizar recursos industriais utilizando alternativas biológicas, que são altamente sustentáveis e por consequência os preços dos produtos (dependendo do produto e das técnicas de purificação do mesmo) podem até reduzir.
O DNA recombinante é um DNA alterado, modificado, isto é, que teve alguns genes adicionados ou substituídos. (sabemos todos que o DNA é o material genético que define as características de uma espécie)
É pelas técnicas de DNA recombinante que a Engenharia Genética (cujo nome correto é TDR, ou Tecnologia do DNA Recombinante) produz os famosos produtos transgênicos. 
A soja transgênica, por exemplo, ela teve um gene de uma outra espécie vegetal, mais resistente às pragas, inserido no seu DNA, o que permite que seja cultivada hoje com maior facilidade e maior produtividade. 
Existem várias técnicas de DNA recombinante. Há uma dessas técnicas que usa bactérias como vetores dos genes que serão transferidos. As bactérias produzem fragmentos de DNA chamados plasmídeos que podem ser inseridos no DNA de outras espécies. 
Hoje, além dos alimentos transgênicos, já são produzidos hormôniose vacinas pela Tecnologia do DNA Recombinante.
Os análogos de ação rápida
Insulina Lispro (Humalog - Lilly), sintetizada pela troca dos aminoácidos prolina e lisina nas posições B28 e B29 para lisina e prolina. Tem início de ação em 15 minutos, pico em 1 hora e duração de 3 a 5 horas. É, portanto, duas vezes mais rápida no início de ação, produz o dobro de pico de concentração de insulina e tem metade da duração da insulina regular, sendo eficaz em reduzir as elevações da glicemia pós-prandial. Outra opção com características semelhantes é a insulina Aspart (NovoRapid - Novo Nordisk) feita pela substituição da prolina da posição B28 por ácido aspártico, o que gera meia-vida um pouco mais longa que a Lispro.
Por que sintetizar análogos de longa ação?
A homeostase da glicose nos períodos interprandial e noturno é finamente regulada por uma secreção lenta e contínua de insulina, situação que até agora só poderia ser mimetizada pela infusão contínua de insulina, já que as insulinas NPH, Lenta e Ultralenta apresentam picos. Tal feito é conseguido com a insulina Glargina ( Lantus - Aventis ) produzida por tecnologia de DNA recombinante através de duas modificações: troca da asparagina por glicina na posição A21 e adição de duas moléculas de arginina na porção amino terminal da cadeia B. Tem início de ação em 2 a 4 horas, não produz pico e dura pelo menos 24 horas. Hipóteses preliminares de que com o seu uso haveria mais retinopatia e mitogenicidade não foram confirmadas. Comparando com a NPH, gerou glicemias de jejum menores, menos episódios de hipoglicemia e menor ganho de peso. O uso otimizado seria Glargina na hora de dormir e Lispro às refeições.
DNA recombinante (rDNA) é uma sequência de DNA artificial que resulta da combinação de diferentes seqüências de DNAs. Essa técnica surgiu a partir da engenharia genética.
Histórico
No ano de 1944 o pesquisador Oswald Avery, enquanto estava pesquisando a cadeia molecular do ácido desoxirribonucleico (DNA), descobriu que esse era o componente cromossômico que transmite as informações genéticas e que este é o principal constituinte dos genes.
Em 1961 os pesquisadores François Jacob e Jacques Monod estudaram o processo de síntese de proteínas nas células de bactérias e descobriram que o principal responsável por essa síntese é o DNA.
Em 1972 o pesquisador Paul Berg realizou a primeira experiência bem-sucedida onde foram ligadas duas cadeias genéticas diferentes: ele ligou uma cadeia de DNA animal com uma cadeia de DNA bacteriana.
No ano de 1978 os pesquisadores Werner Arber, Daniel Nathans e Hamilton Smith ganharam o Prémio Nobel de Fisiologia e Medicina por terem isolado as enzimas de restrição, que são enzimas normalmente produzidas por bactérias e que são capazes de cortar o DNA controladamente em determinados pontos levando à produção de fragmentos contendo pontas adesivas que podem se ligar a outras pontas de moléculas de DNA que também tenham sido cortadas com a mesma enzima. Juntamente com a proteína ligase, que consegue unir fragmentos de DNA, as enzimas de restrição formaram a base inicial da tecnologia do DNA recombinante.
Utilização
Esta técnica tem sido cada vez mais desenvolvida e é usada com muitas finalidades. Algumas destas finalidades são:
A produção da insulina, os interferonas, a interleucina.
A produção de algumas proteínas do sangue: a albumina e o fator VIII.
A produção do hormônio do crescimento.
A produção de alguns tipos de ativadores das defesas orgânicas para o tratamento do câncer, como o fator necrosante de tumores.
A criação de vacinas sintéticas contra: malária e hepatite B.
A criação e desenvolvimento de biotecnologias para a pesquisa segura de substâncias cuja manipulação envolve alto risco biológico: vacinas que se preparam com vírus infecciosos, onde pode existir o risco de vazamento incontrolado.
Para a Clonagem.
Vida sintética.
Na transgênese, em que se introduz numa espécie uma parte do DNA de outra.
Teste de paternidade.
CONCLUSÃO 
A tecnologia de DNA recombinante permitiu a síntese de insulina. A bactéria Escherichia coli (da flora intestinal humana) recebe o gene da pró-insulina humana, precursor da insulina ativa, de forma que este passe a produzir o hormônio em grandes quantidades. 
A tecnologia do DNA recombinante permitiu a expressão de proteínas heterólogas em microrganismos e outras células hospedeiras. Um vetor contendo o material genético, dirigindo a célula hospedeira a produzir a proteína codificada por parte da sequência heteróloga do DNA é introduzido no hospedeiro. Assim a célula transformada pode ser fermentada e submetida às condições que facilitem a expressão do DNA heterólogo, levando à formação de grandes quantidades da proteína desejada.
Concluímos também que foi uma grande oportunidade de aprendizado ter desenvolvido esse assunto, pois até então era desconhecido à importância dessa tecnologia para o estudo da genética humana e para a criação de novas culturas microbianas. Conhecer seu histórico, sua contribuição nas industrias entre outras funções nos ajudou a entender melhor o tamanho da contribuição dessa tecnologia para o estudo da vida biológica.
Referências Bibliográficas
Disponível em: https://www.academia.edu/5202796/A_Tecnologia_do_DNA_Recombinante, acesso em 15/12/2018.