Quão artificialmente modificou o DNA de um organismo em um sistema de laboratório?

Todos os seres vivos têm uma série de genes em seu DNA que determinam as características de cada indivíduo. Da cor do cabelo de um terrier de Yorkshire até a cor dos olhos de um papagaio, a altura de uma girafa ou o sabor de uma tangerina, tudo é determinado pelos genes.

O conjunto de genes que cada ser vivo tem é conhecido como seu genótipo, e as características observáveis ​​que esses genes produzem no indivíduo são conhecidos como seus Fenótipo.

Muitas vezes, os cientistas estão interessados ​​em modificar genes no DNA para obter um fenótipo específico. Em alguns casos, esse fenótipo pode ser a resistência de uma planta a uma praga, ou o tamanho e o sabor de uma fruta. No entanto, em outros casos, essa modificação pode procurar curar uma doença hereditária ou até câncer.

Mas como os cientistas, geneticistas e biólogos moleculares fazem para modificar artificialmente o DNA para alcançar esses propósitos? Eles fazem isso através de diferentes técnicas de engenharia genética. Essas técnicas permitem modificar o código genético, ou inserir genes e outras peças de material genético de um indivíduo para outro.

As técnicas mais usadas são:

• Mutações induzidas por meio de radiação e por mutans químicos.
• Transformação.
• Transfecção.
• Transdução.

Mutações induzidas

Uma mutação é qualquer mudança na sequência normal de DNA. Isso pode ocorrer e, de fato, ocorrem naturalmente por diferentes mecanismos quando as células são divididas ou reproduzidas, que é uma das forças que impulsionam a evolução nos seres vivos.

Além de acontecer naturalmente, os cientistas descobriram anos atrás que as mutações poderiam ser induzidas no laboratório. Isso é feito através de agentes mutagênicos (mutações geradores) físicos e químicos.

Mutações induzidas, como os nativos, ocorrem completamente aleatoriamente. Isso significa que não podemos controlar qual gene ou qual célula em particular sofrerá uma mutação, nem que mutação específica sofrerá.

Como conseqüência, quando os biólogos querem desenvolver uma planta mais resistente para combater a fome do mundo, por exemplo, o que eles geralmente fazem é induzir mutações em milhões e milhões de células dessa planta, com a esperança de que qualquer uma dessas células contenha o desejado mutação. Então, quando eles conseguem, eles reproduzem essa célula até você obter uma planta completa.

Como mencionado acima, existem duas classes principais de mutagênicas, físicos e químicos.

Mutações induzidas por mutans físicos

O mutagênico físico mais usado em laboratório para induzir mutações é a radiação ionizante. Isso tem a capacidade de gerar grandes mudanças no DNA, como:

• Deleções ou eliminação de pedaços completos de DNA ou pedaços de cromossomos.
• Investimentos da sequência.
• Translocações nas quais um pedaço de um cromossomo se move para outro lugar diferente de sua posição original.

Mutações induzidas por meio de mutans químicos

Mutans químicos são substâncias químicas que reagem com o DNA ou que interferem em sua replicação geralmente produzindo mudanças específicas na sequência. Muitas de substâncias carcinogênicas, como alguns conservantes ou corantes artificiais, são mutagênicos químicos.

Transformação

Além de mutações induzidas, biotecnologistas e engenheiros genéticos também usam outras técnicas para modificar o DNA. Uma dessas técnicas é a transformação, que consiste no processo em que uma bactéria absorve o DNA de outra bactéria através da parede celular.

A transformação não é usada apenas pelos cientistas para produzir bactérias com características genéticas especiais, mas também é uma das maneiras como bactérias inofensivas ou mesmo benéficas, como as que temos no intestino, são transformadas em bactérias patogênicas capazes de ficar doentes.

Transfecção

Quando o processo de transformação descrito acima é realizado em animais, é chamado de transfecção. Em outras palavras, a transfecção é a maneira como os biotecnologistas introduzem DNA estrangeiro em células animais como células humanas.

Como as células animais não têm a capacidade natural de absorver o DNA do ambiente externo, é normalmente realizado um processo chamado eletroporação, o que gera grandes poros na membrana celular através da qual o DNA pode entrar.

Transdução

Transformação e transfecção não são maneiras muito eficientes de introduzir genes em uma célula, já que o DNA é facilmente quebrado quando está fora da célula. Por esse motivo, quando você deseja alterar o código de um organismo, um sistema criado pela natureza é geralmente usado para esse fim: o vírus.

Os vírus são grandes complexos moleculares formados por proteínas e DNA ou RNA. Existem muitos tipos diferentes de vírus que agem de maneiras diferentes, mas o princípio é sempre o mesmo: infectando uma célula, o vírus introduz seu DNA para forçar a maquinaria celular a reproduzi -la e traduzi -la em partículas mais virais.

A transdução é um processo de modificação genética que tira proveito dessa peculiaridade dos vírus, mas para introduzir o DNA que os cientistas desejam, em vez do DNA do vírus.

Usando diferentes técnicas de biologia molecular, os cientistas obtêm a concha de um vírus e introduzem o DNA que desejam incluir na célula. Então, eles infectam a célula com este "vírus" modificado.

Vacinas contra o coronavírus: um exemplo de modificação genética por transdução

Pode parecer estranho pensar que milhões de pessoas receberam terapia genética recentemente, mas isso é verdade em alguns aspectos. Isso ocorre porque algumas das vacinas que foram aplicadas e que continuam sendo aplicadas para combater a doença produzida pelo coronavírus SARS-Cov-2, o covid-19, usam o princípio da transdução para modificar geneticamente as células do paciente.

Exemplos disso são as vacinas vetoriais virais, como a Vacina Janssen, de Johnson e Johnson, e o Chadox1 desenvolvido entre a Universidade de Oxford e a AstraZeneca Company do Reino Unido. Esta vacina foi fabricada usando a concha de um vírus de chimpanzé no qual os genes produzidos pelos puyas da coroa de coronavírus foram introduzidos.

Referências

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2. Associação Internacional de Energia Atômica, IAEA. (s. F.). Indução de mutações em plantas | OIEA. Recuperado de https: // www.IAEA.org/es/tópicos/indução de mutações
3. MedlinePlus. (2021, 15 de julho). Vacina Covid-19, vetor viral (Janssen [Johnson e Johnson]): MedlinePlus Medicines. Recuperado de https: // medlineplus.Gov/Espanhol/Druginfo/Meds/A621007-ES.Html
4. Novak, f. J., & Brunner, H. (1992). Fitotecnia: Tecnologia de mutação induzida para melhoria das culturas. OIEA Boletim, 25-33. Recuperado de https: // www.IAEA.org/sites/default/files/34405682533_es.Pdf