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.De forma geral, as técnicas de Engenharia Genética são:

- DNA recombinante (rDNA)

- DNA complementar (cDNA)

- PCR (Reacções de Polimerização em Cadeia)

- Biblioteca de genes

As enzimas usadas para a realização destas técnicas são:

- Enzimas de restrição

- Transcriptase reversa

- DNA polimerase

Bibliotecas de Genes

O processo de multiplicação dos organismos que contêm rDNA permite não só a produção da substância codificada pelo gene inserido, como também a clonagem desse gene. Os investigadores conservam, assim, cópias desses genes, constituindo bibliotecas de genes. Esses genes armazenados ficam assim disponíveis para posteriores utilizações.

Reacção de Polimerização em Cadeia (PCR)

Esta técnica, desenvolvida em 1985 por Kary Mullis permite fazer várias cópias a partir de um só fragmento da molécula. Desta forma, procede-se à amplificação dessa porção do DNA, o que é extremamente importante quando a amostra de DNA que se possui para a análise é muito reduzida.

 

Tecnologia de DNA recombinante

Permite combinar na mesma molécula de DNA genes provenientes de fontes diferentes, mas não necessariamente de espécies diferentes, dando origem a uma molécula de DNA recombinante (rDNA). Esta técnica baseia-se na utilização de ferramentas moleculares como as enzimas de restrição, as ligases do DNA e os vectores.

Enzimas de restrição

As primeiras enzimas de restrição foram obtidas a partir de microrganismos e têm um papel de defesa contra a invasão de DNA estranho (por exemplo, vírico).

Quando esta invasão acontece, as enzimas de restrição cortam a porção de DNA de forma específica – processo designado restrição, não danificando a molécula original. 

Características das enzimas de restrição

 -São as enzimas chave no processo de clonagem de genes ou fragmentos de DNA.

- Foram obtidas a partir de microrganismos, nos quais fazem parte de um sistema de defesa à invasão de DNA estranho (expl. Vírus).

-Cortam o DNA em locais específicos, inactivando-o mas não digerindo o DNA endógeno que se encontra modificado em certas sequências.

-Reconhecem sequências específicas de DNA em cadeia dupla (tipicamente sequências de 4 ou 6 nucleótidos)

DNA complementar          

-Molécula de DNA obtida a partir da transcrição reversa de moléculas de RNA mensageiro (RNAm) funcional.

Processo para obtenção de cDNA:   
1. Isola-se uma molécula de RNAm funcional, ou seja, uma molécula de RNA constituída apenas por exões, das células;           
2. Adiciona-se a enzima transcriptase reversa e nucleótidos livres. A  enzima catalisa a formação da cadeia simples de DNA a partir do RNAm;      
3. No final, junta-se uma enzima que degrada o RNAm e promove-se a replicação do DNA.

Depois do RNAm ser transformado em cDNA, o cDNA é clonado por vectores apropriados, como os plasmídeos e os vírus gerando uma colecção de genes expressos.

Aplicações da engenheiria genética:

Terapia Génica

A terapia génica consiste na introdução de genes clonados em células de um organismo com o objectivo de curar uma doença. A terapia génica é uma das mais promissoras técnicas de tratamento de doenças que resulta de defeitos genéticos.

Obtenção de cópias de genes que codificam produtos de interesse

Torna possível a produção de proteínas humanas por procariontes que podem ser facilmente cultivados em biorreactores.