Biotecnologia do DNA recombinante

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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 recombinate: 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 utilizada para clivar o plasmídio (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 plasmídio 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.

Fonte:

http://ingeniousnws.blogspot.com.br/2013/04/a-tecnologia-do-dna-recombinante-base.html?view=magazine