Tecnologia de DNA Recombinante
Tecnologia de DNA Recombinante
Todos os organismos na Terra evoluíram de um ancestral comum, por isso todos os organismos usam o DNA como molécula de hereditariedade. A nível químico, o ADN é o mesmo quer seja retirado de uma bactéria microscópica ou de uma baleia azul. Como resultado, o DNA de organismos diferentes pode ser “cortado e colado” juntos, resultando em “DNA recombinante”. A primeira molécula de ADN recombinante foi produzida em 1972 pelo investigador Paul Berg, de Stanford. Berg uniu fragmentos de DNA de dois vírus diferentes com a ajuda de enzimas particulares: enzimas de restrição e ligase. As enzimas de restrição (como EcoR1 na figura abaixo) são como “tesouras moleculares” que cortam o DNA em sequências específicas. Se o DNA das diferentes fontes for cortado com a mesma enzima de restrição, as extremidades cortadas podem ser unidas e depois seladas em um fio contínuo de DNA pela enzima ligase. Em 1973, o primeiro organismo a conter ADN recombinante foi concebido por Herb Boyer (UCSF) e Stanley Cohen (Universidade de Stanford). Juntos eles introduziram um gene de resistência a antibióticos na bactéria E.coli. Notavelmente, eles também produziram bactérias que continham genes do sapo Xenopus laevis , que mostraram DNA de espécies muito diferentes que podiam ser unidas. Paul Berg recebeu o Prêmio Nobel de Química de 1980 “por seus estudos fundamentais da bioquímica dos ácidos nucléicos, com particular atenção ao DNA recombinante”.
A capacidade de cortar, colar e copiar moléculas de DNA não foi apenas um momento decisivo para a pesquisa científica, mas gerou toda uma indústria construída sobre engenharia genética. Genetech, a primeira empresa de biotecnologia, foi fundada por Herb Boyer em 1976. Em 1982, a FDA aprovou o primeiro produto de sucesso da Genetech, uma forma sintética de insulina humana produzida por bactérias que foram projetadas para conter o gene da insulina.
Hoje a tecnologia do DNA recombinante é usada extensivamente em laboratórios de pesquisa em todo o mundo para explorar uma miríade de questões sobre a estrutura genética, função, padrão de expressão, regulação e muito mais. Uma aplicação amplamente utilizada envolve a engenharia genética de animais “knock-out” (tipicamente ratos) para conter uma forma não-funcional de um gene particular de interesse. O objetivo de tais experimentos é determinar a função do gene através da análise das conseqüências do gene ausente. Embora ratos knock-out sejam gerados para responder a perguntas em muitos campos diferentes, eles são particularmente úteis na biologia do desenvolvimento e levaram a uma compreensão de alguns dos genes essenciais envolvidos no desenvolvimento de um organismo a partir de um único óvulo fertilizado.
As técnicas de DNA recombinante também são uma pedra angular da indústria biotecnológica. Um exemplo é a geração de plantas geneticamente modificadas para produzir uma toxina de insecto chamada toxina Bt. O gene Bt é derivado de uma bactéria chamada Bacillus thuringiensis e produz uma toxina que perturba a função intestinal nas larvas (lagartas) de certos insectos que são pragas das culturas. O gene que produz a toxina Bt é introduzido em tais plantas pela tecnologia do DNA recombinante, e resulta na matança seletiva de insetos que se alimentam de cultivos. Este desenvolvimento teve um grande impacto econômico e reduziu os gastos com pesticidas usados por ano e aumentou a longevidade e o sucesso de vários cultivos.
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