{"id":437,"date":"2013-12-03T19:02:11","date_gmt":"2013-12-03T22:02:11","guid":{"rendered":"http:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/?p=437"},"modified":"2014-02-07T11:00:13","modified_gmt":"2014-02-07T14:00:13","slug":"a-arte-da-biologia-molecular","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/2013\/12\/03\/a-arte-da-biologia-molecular\/","title":{"rendered":"A Arte da Biologia Molecular"},"content":{"rendered":"

Por\u00a0Ruth Bancewicz (Faraday Institute)<\/a><\/strong><\/p>\n

Tra<\/strong>du\u00e7\u00e3o: Cibele Campos Cardoso (Doutora em Biologia – UFMG\\Max-Delbr\u00fcck-Centrum f\u00fcr Molekulare Medizin)<\/strong><\/p>\n

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Em \u201cCi\u00eancia, F\u00e9 e Criatividade\u201d, eu expliquei como a ci\u00eancia pode ser criativa, e que um crist\u00e3o trabalhando em ci\u00eancias pode ver isto como sendo parte de seu relacionamento com Deus. Al\u00e9m de uma breve descri\u00e7\u00e3o em \u201cA Criatividade da Qu\u00edmica\u201d, eu ainda n\u00e3o tinha dado um exemplo do que uma ci\u00eancia criativa se parecia, ent\u00e3o eu tentarei remediar isto aqui. (Esta \u00e9 uma postagem mais longa do que o usual porque eu inclui uma explica\u00e7\u00e3o b\u00e1sica de\u00a0biologia molecular para n\u00e3o-bi\u00f3logos)<\/p>\n

Eu pessoalmente comecei a apreciar a criatividade da ci\u00eancia enquanto estudava gen\u00e9tica. Pessoas criativas geram ideias e fazem novas coisas, e eu descobri que a pesquisa de laborat\u00f3rio envolve ambas atividades. Minha parte favorita do curso de gen\u00e9tica na Universidade de Aberdeen era biologia molecular: o estudo de DNA e prote\u00ednas. Eu gostava dos desafios de solucionar os problemas, o pensamento em paralelo e a modelagem visual que estavam envolvidos na explora\u00e7\u00e3o do mundo micro de c\u00e9lulas e mol\u00e9culas. Eu tamb\u00e9m gostava do fato de que n\u00f3s est\u00e1vamos aprendendo sobre solu\u00e7\u00f5es de assuntos da vida real.<\/p>\n

Quer saber porque algu\u00e9m tem uma doen\u00e7a heredit\u00e1ria? Estude a \u00e1rvore geneal\u00f3gica da fam\u00edlia, trabalhe com uma amplitude de testes de DNA no laborat\u00f3rio e tente encontrar quais genes s\u00e3o afetados. Quer fazer grandes quantidades de insulina para pacientes diab\u00e9ticos? Uma vez que voc\u00ea sabe qual o gene respons\u00e1vel por fazer isto voc\u00ea pode purificar o DNA humano \u2013 uma amostra de sangue ou de saliva o far\u00e1 \u2013 isole o gene, insira-o na bact\u00e9ria ou na levedura, e encontre um modo de coletar insulina destas c\u00e9lulas. Quer entender um tipo particular de c\u00e2ncer? Compare o DNA de um tecido saud\u00e1vel e de um tecido doente para encontrar quais genes est\u00e3o afetados. A biologia molecular \u00e9 mais f\u00e1cil em teoria do que na pr\u00e1tica, mas gra\u00e7as a enormes avan\u00e7os nas \u00faltimas d\u00e9cadas, aprender aspectos b\u00e1sicos da biologia molecular no laborat\u00f3rio \u00e9 agora relativamente v\u00e1lido.<\/p>\n

Muitas das coisas em biologia molecular acontecem em pequenos tubos pl\u00e1sticos. Quantidades \u00ednfimas de l\u00edquidos transparentes assustadoramente caros s\u00e3o misturados nestes tubos utilizando-se de uma pipeta extremamente acurada. Algumas destas solu\u00e7\u00f5es podem cheirar mal (apesar que voc\u00ea nunca deve chegar muito perto para perceber), e muitas s\u00e3o inst\u00e1veis \u00e0 temperatura ambiente, ent\u00e3o, um balde de gelo \u00e9 uma parte essencial de seus aparatos. Ciclos de aquecimento ou de resfriamento s\u00e3o frequentemente envolvidos no experimentos, e talvez a adi\u00e7\u00e3o de mais algumas \u00ednfimas quantidades de l\u00edquidos transparentes. Algumas vezes o procedimentos \u00e9 feito em uma capela est\u00e9ril, e todos os aparatos s\u00e3o cuidadosamente limpos com uma solu\u00e7\u00e3o de \u00e1lcool. Fazendo este tipo de biologia parece um pouco com m\u00e1gica devido a import\u00e2ncia dos ingredientes \u2013 o DNA e as prote\u00ednas \u2013 que s\u00e3o completamente invis\u00edveis na maioria do tempo. No final, os produtos da rea\u00e7\u00e3o s\u00e3o analisados. Voc\u00ea poder\u00e1 separar mol\u00e9culas de diferentes tamanhos usando um m\u00e9todo de alguma forma similar \u00e0 cromatografia que voc\u00ea aprendeu nas li\u00e7\u00f5es de ci\u00eancia da escola, mas envolvendo qu\u00edmicos t\u00f3xicos e eletricidade. Os resultados s\u00e3o ent\u00e3o dramaticamente revelados, usualmente em um monitor de computador ou em uma sala escura. Se o processo que eu descrevi parece trabalhoso, \u00e9 porque certamente o \u00e9. Pode levar semanas para se ter um experimento funcionando, e tal despertar \u00e9 uma parte essencial para a criatividade da ci\u00eancia. Se voc\u00ea sabe o que est\u00e1 procurando ent\u00e3o pode ser estimulante.<\/p>\n

Deixe-me explicar algo desta m\u00e1gica. Os menores componentes da mat\u00e9ria (antes que as coisas come\u00e7assem a ficar complicadas com as part\u00edculas f\u00edsicas) s\u00e3o os \u00e1tomos: hidrog\u00eanio, oxig\u00eanio, carbono, e todos os outros que se encontram na tabela peri\u00f3dica. Re\u00fana os \u00e1tomos e voc\u00ea ter\u00e1 mol\u00e9culas. Coisas vivas s\u00e3o feitas de mol\u00e9culas org\u00e2nicas, as quais s\u00e3o feitas de carbono, hidrog\u00eanio, oxig\u00eanio e um n\u00famero de outros tipos de \u00e1tomos. O DNA \u00e9 um pol\u00edmero: uma mol\u00e9cula muito longa feita devido \u00e0 jun\u00e7\u00e3o de muitas mol\u00e9culas pequenas. As subunidades de DNA s\u00e3o designadas A, T, C e G. Estas mol\u00e9culas s\u00e3o reunidas para formar a estrutura de escada do DNA, sendo cada lado feito pela jun\u00e7\u00e3o de muitos A, T, C e Gs, e fracas liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas como tapetes. Cada tapete conecta A com T, ou um C com G \u2013 n\u00e3o tem como formar outros pares. Ent\u00e3o, se voc\u00eas tem a sequ\u00eancia de um dos lados da escada voc\u00ea pode prever o outro lado. O ovo e o esperma humano cont\u00eam cada cerca de 1m de DNA, e quando combinados fazem 2m de DNA que \u00e9 replicado em cada c\u00e9lula de nossos corpos. Estes 2m s\u00e3o divididos em 46 peda\u00e7os, e estes peda\u00e7os s\u00e3o enrolados em cromossomos. O conjunto completo de cromossomos para qualquer organismo vivo \u00e9 chamado \u201cgenoma\u201d.<\/p>\n

A beleza do formato da escada de DNA \u00e9 que as fracas liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas podem ser facilmente quebradas para dividir a escada ao meio no sentido do comprimento. Cada lado da escada pode ter um novo lado constru\u00eddo, e portanto, cada lado desta escada resultante cont\u00e9m uma metade nova e outra metade velha. \u00c9 assim como o DNA \u00e9 replicado nas c\u00e9lulas, embora necessite de muitas outras mol\u00e9culas especializadas para que o processo aconte\u00e7a. Outra coisa que voc\u00ea pode fazer quando a escada se divide \u00e9 acessar a informa\u00e7\u00e3o que esta cont\u00e9m. O DNA n\u00e3o \u00e9 constru\u00eddo pela adi\u00e7\u00e3o dos quatro componentes em ordem, ATCG ATCG etc, mas as letras codificam um c\u00f3digo. Sec\u00e7\u00f5es deste c\u00f3digo \u2013 os genes \u2013 s\u00e3o lidos por uma maquinaria celular e os moldes feitos s\u00e3o usados para fazer prote\u00ednas. Ent\u00e3o por exemplo, ctcgaggggc codifica o in\u00edcio da prote\u00edna insulina, e actcttctgg codifica para parte da hemoglobina, a qual \u00e9 importante nas c\u00e9lulas vermelhas do sangue.<\/p>\n

Esta estrutura de DNA e a f\u00e1cil disponibilidade de componentes celulares purificados s\u00e3o o que fazem a arte da biologia molecular poss\u00edveis. As ferramentas b\u00e1sicas do com\u00e9rcio – os acima mencionados l\u00edquidos incolores assustadoramente caros \u2013 inclui solu\u00e7\u00f5es de A, T, C e G, e uma gama de enzimas. Enzimas s\u00e3o prote\u00ednas respons\u00e1veis por cortar o DNA ou fazer uma nova cadeia de DNA. Com estes e um n\u00famero de outros poucos de kits qu\u00edmicos algu\u00e9m pode cortar o DNA em pontos espec\u00edficos, extrair as partes voc\u00ea precisa, coloca-los juntos, fazer c\u00f3pias, e introduzir muta\u00e7\u00f5es. Todo este trabalho \u00e9 feito para compreender como diferentes genes funcionam, porque as doen\u00e7as ocorrem, e como podemos preveni-las. Por exemplo, voc\u00ea poderia suspeitar que um certo gene est\u00e1 envolvido na progress\u00e3o de um tipo de c\u00e2ncer em particular. Ent\u00e3o para encontrar o que este gene faz voc\u00ea corta de um DNA humano, talvez em partes caso seja uma longa regi\u00e3o codificadora. Depois voc\u00ea corta um peda\u00e7o do DNA de levedura, insere seu gene de interesse, e retorna o DNA dentro das c\u00e9lulas de levedura. Com sorte, a levedura come\u00e7ar\u00e1 a fazer sua prote\u00edna e voc\u00ea poder\u00e1 purifica-la e ent\u00e3o come\u00e7ar a estuda-la. Se n\u00e3o, voc\u00ea precisar\u00e1 encontrar o que saiu errado e adaptar seu m\u00e9todo.<\/p>\n

Frequentemente, isolar um gene por completo \u00e9 muito complicado por isso \u00e9 uma obra de artesanato real para identificar os verdadeiros peda\u00e7os, isolar o gene inteiro em uma s\u00e9rie de partes, e remonta-los em bact\u00e9ria. A biologia molecular pode tamb\u00e9m ter aplica\u00e7\u00f5es m\u00e9dicas mais diretas, como o teste gen\u00e9tico ou produ\u00e7\u00e3o de insulina que eu mencionei anteriormente.<\/p>\n

Um dos meus experimentos favoritos em biologia molecular foi realizado por um bi\u00f3logo su\u00ed\u00e7o chamado Walter Gehring. Ele queria saber o que um gene continha, ent\u00e3o ele inseriu este gene dentro do DNA da mosca de fruta, ao lado do regulador de partes corporais (pernas, asas, antenas etc) e o colocou este DNA de volta dentro da mosca das frutas. Quando todos as partes corporais das moscas nascidas destes pais modificados passaram a ter olhos nestas partes, ficou claro para Gehring que o gene que ele tinha interesse (chamado Pax6) era importante para o desenvolvimento dos olhos. Foi um pouco grosseiro, mas este experimento foi vital para ajudar a compreender as bases de doen\u00e7a heredit\u00e1ria no olho.<\/p>\n

\"viruses-1295739_64481734-gerard79-cropped\"

Virus drawing, gerard79, http:\/\/www.sxc.hu<\/p><\/div>\n

Os verdadeiros artistas da biologia molecular s\u00e3o os pr\u00f3prios organismos: a bact\u00e9ria e os v\u00edrus que usam seus pequenos genomas ao m\u00e1ximo. Eu ainda me lembro da palestra quando foi explicado para n\u00f3s que alguns v\u00edrus usam seus genomas em todas as tr\u00eas fases de leitura aberta (ORF). Isto provavelmente n\u00e3o ter\u00e1 sentido para a maioria dos leitores, mas apenas imagine que afim de solucionar uma crise de papel um escritor engenhoso decide escrever um livro que cont\u00e9m tr\u00eas diferentes hist\u00f3rias. Cada p\u00e1gina do livro cont\u00e9m uma longa cadeia de letras sem nenhum espa\u00e7o entre elas. A primeira hist\u00f3ria come\u00e7a com a primeira letra na primeira p\u00e1gina, e o come\u00e7a de cada palavra subsequente \u00e9 marcada na p\u00e1gina e o come\u00e7o de cada palavra \u00e9 marcada com um c\u00edrculo, assim as palavras s\u00e3o completamente diferentes. A segunda hist\u00f3ria come\u00e7a com algumas palavras na p\u00e1gina e o come\u00e7o de cada palavra \u00e9 marcada com um c\u00edrculo, ent\u00e3o as palavras s\u00e3o completamente diferentes. A terceira hist\u00f3ria vai mais longe ainda, e as palavras s\u00e3o marcadas com um asterisco. Tal livro poderia ser extremamente dif\u00edcil de ser lido e virtualmente imposs\u00edvel de ser escrito, especialmente com pontua\u00e7\u00f5es que poderiam ser omitidas, mas certamente usaria muito menos papel! O genoma de alguns v\u00edrus est\u00e1 escrito de uma modo eficiente e permite que eles empacotem muito DNA dentro de seus pequenos corpos encapsulados. Em compara\u00e7\u00e3o aos v\u00edrus, o genoma humano parece estar inchado a ponto de explodir, equivalente a um livro que \u00e9 apenas impresso a cada<\/p>\n

tr\u00eas p\u00e1ginas. Existem vantagens \u00e0 nossa abordagem econ\u00f4mica, mas a hist\u00f3ria de um v\u00edrus eficaz tem me cativado. Os biologistas moleculares obt\u00eam ideias de organismos como este, pegam emprestado suas ferramentas celulares, e s\u00e3o capazes de estudar o mundo natural em um n\u00edvel de detalhes que nunca tinha sido sonhado a cinquenta anos atr\u00e1s.<\/p>\n

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Por\u00a0Ruth Bancewicz (Faraday Institute) Tradu\u00e7\u00e3o: Cibele Campos Cardoso (Doutora em Biologia – UFMG\\Max-Delbr\u00fcck-Centrum f\u00fcr Molekulare Medizin)   Em \u201cCi\u00eancia, F\u00e9 e Criatividade\u201d, eu expliquei como a ci\u00eancia pode ser criativa, e que um crist\u00e3o trabalhando em ci\u00eancias pode ver isto como sendo parte de seu relacionamento com Deus. Al\u00e9m de uma breve descri\u00e7\u00e3o em \u201cA […]<\/p>\n","protected":false},"author":40,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[19734,19733],"tags":[],"class_list":["post-437","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-beleza-em-ciencia","category-pratica-cientifica","count-0","even alt","author-raphael","last"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/437","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/wp-json\/wp\/v2\/users\/40"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=437"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/437\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":449,"href":"https:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/437\/revisions\/449"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=437"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=437"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ultimato.com.br\/sites\/testedafebrasil\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=437"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}