Fundamentos da Engenharia Genética

A engenharia genética permite manipular directamente os genes de determinados organismos com objectivos práticos. São várias as aplicações da Engenharia Genética e as técnicas utilizadas.

O objectivo da engenharia genética consiste em isolar e transferir genes, responsáveis pela produção de certas substâncias (por exemplo, as proteínas), para outros seres vivos que não produziam estas substâncias, de modo a serem funcionais nestes seres.

Um dos grandes problemas com que se depararam os investigadores que tentavam manipular o DNA era o isolamento dos genes. Ao longo da década de 60 do mesmo século, diversas investigações com microrganismos tinham permitido descobrir enzimas capazes de seleccionar o DNA em locais específicos. Estas enzimas denominadas enzimas de restrição, começaram, então, a ser utilizadas em técnicas de manipulação in vitro. Podemos afirmar que as enzimas de restrição estão na base da engenharia genética, cujo objectivo é a manipulação directa de genes com um fim prático.

Enzimas de restrição:

Estas enzimas actuam em pontos específicos, as chamadas zonas de restrição, catalisando o desdobramento da DNA em fragmentos menores. Estes fragmentos contêm nas suas extremidades a sequência que foi reconhecida pela enzima de restrição. Estas porções terminais designam-se por extremidades coesivas.

As extremidades coesivas podem então ligar-se, por complementaridade, a outro DNA. Neste processo intervêm outras enzimas, chamadas ligases do DNA, que catalisam o processo que permite que fragmentos de DNA se voltem a ligar.

Acção das enzimas de restrição e da DNA ligase:

Endonucleases de restrição:

- Mecanismo natural de defesa de algumas bactérias contra os vírus que as infectam.

- Actuam em pontos específicos, promovendo o corte da cadeia de DNA viral.

As técnicas de Engenharia Genética são:

- DNA recombinante (rDNA)

- DNA complementar (cDNA)

- PCR (Reacções de Polimerização em Cadeia)

- Biblioteca de genes

DNA Recombinante (rDNA):

A tecnologia do DNA recombinado permite criar novas combinações de material genético, capaz de ser herdado, a partir de moléculas de DNA que podem ser de origem diferente. A criação destas combinações (moléculas quiméricas) recorre a uma estratégia denominada clonagem de genes, que utiliza como ferramentas biológicas principais as enzimas de restrição, que actuam como umas “tesouras”, muito precisas, para cortar o DNA, a DNA ligase, que liga esse DNA fragmentado e os vectores de clonagem.

Os fragmentos obtidos são, então, incorporados num vector.
                                                                             |
                                                              > bacteriófagos (vírus que atacam bactérias)
                                                             > plasmídeos (pequenos fragmentos livres de DNA com forma circular que estão presentes em bactérias)


Formação de rDNA:

Obtenção de um rDNA:

Para que fragmento de DNA estranho seja incorporado no vector, é necessário que a mesma enzima de restrição que actuo sobre esse DNA actue sobre o vector, de forma a expor uma sequência nucleotídica complementar. Os dois segmentos de DNA são ligados por acção da enzima DNA ligase, produzindo uma nova molécula estável - rDNA.

Exemplo onde se utiliza esta tecnica: Produção de insulina humana

DNA complementar (cDNA):

A técnica cDNA permite obter DNA a partir de de um mRNA maduro e facilita a obtenção de DNA no seu estado mais puro (sem intrões).

 PCR (Reacções de Polimerização em Cadeia):

O PCR é um método que permite, de forma rápida, ampliar uma determinada porção de DNA. 

Biblioteca de genes:

Investigadores conservam cópias de genes, constituindo bibliotecas de genes.

Vantagens: permitem acelerar os processos laboratoriais porque evita as primeiras etapas do processo de isolamento de genes.

DNA fingerprint:

Terapia Génica: