6 - Resumo de Genética - Aula 06 - (Genética Molecular)

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GENÉTICA Aula 06: Genética molecular 
Objetivos 
1-Esclarecer a tecnologia do DNA recombinante; 
 
2-Descrever a importância do Projeto Genoma; 
 
3-Identificar a genômica estrutural, funcional e comparativa; 
 
 TEXTO INTRODUTÓRIO SOBRE A TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE 
Até a década de 70, o DNA era o componente celular mais difícil de ser analisado. Sua sequência de 
nucleotídeos de enorme tamanho e monotonia química era geralmente analisada através de meios 
indiretos como a sequência de proteínas e análise genética. A partir da década de 70 novas tecnologias 
foram desenvolvidas permitindo o isolamento e a purificação de genes específicos num processo chamado 
de clonagem gênica. Na verdade, muitas destas técnicas são provenientes da Microbiologia, Bioquímica, 
Imunologia e Genética Microbiana e permitiram que a análise do DNA ganhasse um novo enfoque. O DNA 
tornou-se então, a molécula mais fácil de ser analisada, sendo possível isolar regiões específicas, obtê-las 
em grande quantidade e determinar a sua sequência numa velocidade de milhares de nucleotídeos por dia. 
A Tecnologia do DNA recombinante, pode ser usada para estudar mecanismos de replicação e expressão 
gênica, na determinação da sequência de um gene e consequentemente da proteína que ele codifica, ou no 
desenvolvimento de culturas microbianas capazes de produzir substâncias úteis tais como a insulina 
humana, hormônio de crescimento, vacinas e enzimas industriais em grandes quantidades. Sua aplicação 
comercial ou biotecnológica parece ter um potencial inesgotável. Como consequência do desenvolvimento 
desta tecnologia é atualmente possível realizar investigação de paternidade e o diagnóstico de doenças 
genéticas e infecciosas através da análise de DNA. 
 
 OBJETIVO 01 - Esclarecer a tecnologia do dna recombinante; 
A Engenharia Genética consiste em uma técnica de manipular genes, que permite, a fabricação de 
produtos farmacêuticos em bactérias transformadas pela tecnologia do DNA recombinante. A Tecnologia 
de DNA recombinante está relacionada com a união de moléculas de DNA de duas espécies diferentes 
que são inseridas em um organismo hospedeiro para produzir novas combinações genéticas, valiosas 
para a ciência, a Medicina, a agricultura e a indústria. 
 
 A tecnologia do DNA recombinante 
→ Por meio de técnicas de DNA recombinante, foram criadas bactérias capazes de sintetizar insulina 
humana; 
→ Também pode ser usada para terapia gênica, na qual um gene normal é introduzido no genoma de um 
indivíduo para reparar uma mutação que causa uma doença genética; 
→ A capacidade de obter clones de DNA específicos usando tecnologia de DNA recombinante também 
tornou possível adicionar o DNA de um organismo ao genoma de outro. O gene adicionado é chamado de 
transgene. E o organismo resultante transportando o transgene é chamado de organismo transgênico ou 
um organismo geneticamente modificado (OGM). 
CONCEITO DE CLONAGEM MOLECULAR: Clonagem vem da Genética Bacteriana que considera uma 
colônia de bactérias como um clone porque todos os indivíduos são geneticamente idênticos à bactéria 
inicial. 
→ A técnica central da metodologia do DNA recombinante é a clonagem molecular, a 
qual consiste no isolamento e propagação de moléculas de DNA idênticas. A clonagem 
molecular compreende pelo menos dois estágios importantes: 
 
 
 
 
Primeiro, o fragmento do DNA de interesse 
chamado de inserto é ligado a uma outra molécula 
de DNA chamada de vetor para formar o que se 
chama de DNA recombinante. 
Segundo, a molécula do DNA recombinante é 
introduzida numa célula hospedeira compatível, 
num processo chamado de transformação. A célula 
hospedeira que adquiriu a molécula do DNA 
recombinante é agora chamada de transformante 
ou célula transformada. 
 
 
 Progresso atual da pesquisa 
→ A tecnologia de DNA recombinante é um campo em rápido crescimento; 
 
 Desenvolvimentos mais recentes da tecnologia de DNA recombinante (CRISPR) 
→ O desenvolvimento mais recente da tecnologia de DNA recombinante são as Repetições palindrômicas 
curtas com espaçamento intermediário agrupadas (CRISPR), onde o mesmo pode ser usado para 
direcionar a destruição de genes em células humanas. É um sistema derivado de bactérias, trabalha nas 
células humanas para corrigir defeitos genéticos. 
→ Sempre convenientemente localizado perto dessas sequências de DNA está o gene que expressa a 
enzima Cas9. → Essa enzima tem a capacidade de cortar precisamente o DNA. 
→ Em uma nova invasão de vírus, a bactéria produz a Cas9 associada com fragmentos de DNA de sua 
memória. 
→ Caso o invasor possua uma sequência idêntica, ele será picotado e neutralizado. Esse complexo pode 
ser otimizado para células de qualquer organismo. Portanto, CRISPR-Cas9 é o nome dado para uma 
técnica de edição genética utilizado para modificar sequências de DNA precisamente e que vem 
revolucionando a biotecnologia nos últimos anos. Por meio dessa técnica CRISPR é possível inativar genes 
(knockout), integrar transgenes em regiões específicas do genoma (knock-in), mapear genes nos 
cromossomos, regular positiva ou negativamente a expressão gênica (CRISPRa e CRISPRi), rastrear RNAs 
na célula (RNA tracking), visualizar regiões no genoma (DNA labeling), substituir sequências alélicas 
(allelic replacement), deletar genes, entre muitos outros. 
 
 OBJETIVO 02 - Descrever a importância do Projeto Genoma; 
 
 Projeto Genoma Humano 
→ O Projeto Genoma Humano, começou oficialmente em 1990, foi a maior colaboração internacional já 
realizada em biologia e envolveu milhares de cientistas. O término foi em abril de 2003. 
CONCEITO DE GENOMA HUMANO: 
→ O genoma humano é um conjunto de instruções necessárias para formar um ser humano. Essas 
informações estão no DNA, uma longa molécula em formato de hélice distribuídas em 23 pares de 
cromossomos, que carregam os genes compostos por quatro elementos básicos: adenina, timina, 
citosina, guanina; 
→ Sequenciar o genoma de um organismo significa descobrir: A sequência de bases do seu DNA. 
→ O objetivo do projeto genoma humano (pgh) era descobrir como essas substâncias químicas estão 
organizadas na longa fita retorcida do DNA; Atualmente, Já foram mapeados 97% do código genético 
humano; 
→ Também tinham como objetivo sequenciar os genomas de vários outros organismos importantes para 
a pesquisa médica, como o do rato, da mosca da fruta e do verme nematódeo C. elegans; 
IMPORTANCIA DO PROJETO GENOMA HUMANO: 
→ A grande importância do PGH é sua busca pelo melhoramento humano e a tentativa de tratar, 
prevenir ou até mesmo curar doenças genéticas com outras causas de doença (álcool, drogas, pobreza...), 
considerando-as todas de origem genética e divulgando que um dia encontremos uma "solução genética" 
para estas condições de saúde. Porém devemos lembrar que a análise genética não é infalível e seus 
dados são, com frequência, mal interpretados devido a uma tendência ideológica da qual os 
pesquisadores participam quase que inconscientemente. 
→ O código genético é degenerado, isso quer dizer que há mais de um códon (trinca de nucleotídeos) que 
pode corresponder a um mesmo aminoácido. E é universal, pois todos (ou quase todos) os organismos 
possuem esse mesmo código, com as bases nitrogenadas A (adenina), T (timina), G (guanina) e C 
(citosina). Então, não importa se é equinodermo, ave, angiosperma, protozoários ou humanos, essa regra 
vale para todos, o homem não pode ter um código genético só dele. 
 OBJETIVO 03 - Identificar a genômica funcional e comparativa;Genômica 
CONCEITO DE GENÔMICA: A genômica é a ciência que estuda o genoma dos organismos a partir do seu 
sequenciamento completo, com o objetivo de entender a sua estrutura, organização e função. O 
sequenciamento do genoma de espécies animais, inclusive do genoma humano, e vegetais tem fornecido 
evidências para estudos com sintonia nas funções gênicas. Essa ciência divide-se em estrutural, funcional 
e comparativa. Tem vínculos óbvios com a ciência relacionada da proteômica, que se concentra em 
entender a estrutura e a função das proteínas produzidas pelo genoma (o proteoma). 
→ O campo da proteômica envolve a determinação das sequências de aminoácidos de todas as proteínas 
produzidas por um dado genoma (conhecidas coletivamente como proteoma), e o projeto para 
sequenciar o proteoma humano é coordenado pela Organização de Proteomas Humanos (HUPO). 
→ O ponto de partida da genômica é sequenciar o genoma de um organismo, isto é, analisar a ordem dos 
quatro nucleotídeos, adenina, timina, citosina e guanina, nas moléculas de DNA (ou RNA) que 
representam a informação genética hereditária do organismo. 
→ Essa ciência genômica divide-se em: estrutural, funcional e comparativa. 
 
 Genômica Estrutural 
→ A genômica estrutural estuda a organização e estrutura dos genes, analisando sequências transcritas e 
estruturais por meio de metodologias como marcadores de DNA e sequenciamento. 
 
 Genômica Funcional 
→ Estuda as funções gênicas, e compreende as 
mudanças no funcionamento do genoma em 
diferentes estágios do desenvolvimento e sob 
diferentes condições ambientais. Analisa a forma 
como a informação molecular contida nas 
sequências nucleotídicas do genoma é expressa na 
produção de proteínas específicas e produtos de 
RNA. Ela vai além da sequência de bases 
nucleotídicas no genoma para examinar o papel 
biológico de genes específicos e as maneiras pelas 
quais os conjuntos de genes e seus produtos 
proteicos interagem durante o desenvolvimento, a 
saúde e a doença. Investiga os fatores que 
influenciam os padrões de expressão gênica em 
espécies específicas sob condições específicas. 
→ As ferramentas envolvidas incluem microarrays, 
para investigar níveis de expressão gênica e as 
interações entre genes e seus produtos, e a 
bioinformática, para gerenciar e armazenar a 
grande quantidade de dados complexos 
envolvidos. 
 Genômica Comparativa 
→ Busca conhecer as relações entre genomas, a 
homologia entre sequências e genes, determinando 
o grau de sintonia de espécies correlacionadas. 
→ É campo novo no qual as sequências do genoma 
de diferentes espécies são comparadas. As 
semelhanças e diferenças entre a função de partes 
do genoma em diferentes espécies fornecem 
informações sobre a expressão gênica, a regulação 
gênica, os processos de mudança evolutiva e os 
elos evolutivos entre as espécies. 
 
 
 
 
 
→ Microarray: O desenvolvimento do chamado chip de DNA ou tecnologia de microarray permite investigar a 
expressão de centenas ou milhares de genes em uma dada amostra usando uma reação de hibridização. 
→ Bioinformática: É uma ciência multidisciplinar que surgiu da necessidade de se compreender as funções biológicas, 
mais especificamente os genes. A engenharia de softwares, a matemática, a física, a química, a estatística, a ciência 
da computação e a biologia molecular são algumas áreas do conhecimento relacionadas a ela.