GENÉTICA MOLECULAR - CIÊNCIAS BIOLÓGICAS - AULA 1 - ESTRUTURA DE ÁCIDOS NUCLEICOS

ESTRUTURA DE ÁCIDOS NUCLEICOS

Os principais trabalhos que revelaram que o DNA era a molécula responsável pela hereditariedade foram conduzidos entre as décadas de 20 e 50 do século passado. Os experimentos de Griffiths e colaboradores (1928) e Avery e colaboradores (1944) mostraram o papel do DNA na determinação da capacidade de virulência em Pneumococos. Inicialmente, Griffiths e colaboradores observaram que, ao injetarem em cobaias uma mistura de culturas de células avirulentas com células virulentas mortas por calor, as cobaias desenvolviam pneumonia e células vivas virulentas eram recuperadas das carcaças. O fenômeno foi denominado princípio transformante. Em 1944, Avery et al., utlizando plaqueamento em meio rico, observaram que o princípio transformante ocorria independente da utilização de uma cobaia. Ao fracionarem o extrato de células mortas por calor, determinaram que a fração que detinha a capacidade de transformação era um precipitado alcoólico, que possuia DNA, RNA e proteínas. Ao tratarem o precipitado com enzimas específicas para degradar seus componentes (protease, RNase e DNase), descobriram que somente a fração tratada com DNase perdia a capacidade de transformar. O DNA era, então, o princípio transformante!

O fenômeno é explicado pela capacidade das bactérias capturarem fragmentos de DNA do meio ambiente. As células virulentas mortas tem seu DNA fragmentado. Algumas moléculas irão gerar fragmentos que contém as informações necessárias para produzir a cápsula, envoltório responsável pela capacidade de virulência. Assim, uma célula avirulenta, ao capturar e integrar um segmento de DNA que a capacita a produzir cápsula, torna-se virulenta!

Hershey e Chase (1952), por sua vez, revelaram o papel na hereditariedade em experimentos com bacteriófago, demonstrando que o material injetado pelo vírus na célula para assegurar sua multiplicação era o DNA. Este experimento clássico se valeu da possibilidade de marcar radioativamente de forma diferencial as proteínas (que constituem o capsídeo viral) e o DNA, utilizando enxofre radioativo (S35) e fósforo radioativo (P32), respectivamente.

Os ácidos nucleicos são as moléculas chave para a hereditariedade e expressão gênica. Basicamente temos dois tipos de ácido nucleico: O DNA, ácido desoxiribonucleico - responsável pela transmissão da informação genética, e o RNA, ácido ribonucleico - responsável pela expressão das informações. São moléculas polinucleotídicas, isto é, compostas por várias unidades monoméricas denominadas nucleotídeos. Cada nucleotídeo apresenta em sua estrutura três elementos: um açúcar de 5 carbonos (pentose), um grupamento fostato (ácido fosfórico) e uma base nitrogenada. O grupamento fosfato está ligado ao carbono 5 da pentose e a base nitrogenada ao carbono 1. No carbono 3 encontramos um grupamento hidroxila. O açúcar (a 2-desoxiribose no DNA e a ribose no RNA) e o fosfato compõe a porção constante, comum a todos os nucleotídeos. A base nitrogenada é a porção variável, diferindo em cada tipo de nucleotídeo. Os tipos mais comuns de base nitrogenada são a adenina (A), a citosina (C), a guanina (G), a timina (T) e a uracila (U). A, C, G e T estão presentes no DNA e A, C, G e U estão presentes no RNA.

A descoberta da estrutura do DNA envolveu a análise de evidências químicas e físicas. A evidência química veio através dos trabalhos de Chargaff e colaboradores. Ao avaliarem o DNA de diversos tipos de organismos, os pesquisadores determinaram que as concentrações de adenina e timina eram sempre semelhantes, assim como as concentrações de citosina e guanina, ou seja, existia uma proporção 1:1 entre as bases A e T e C e G. Já a evidência física é devida aos trabalhos de Franlink com difração de raios X, que revelaram a estrutura bifilamentar com torção helicoidal da molécula.

Assim, em 1953, Watson e Crick publicaram o trabalho que revelou a estrutura molecular do DNA e suas implicações moleculares. A molécula é composta por dois filamentos polinucleotídicos torcidos um sobre o outro de forma regular, que se mantem interligados através de pareamento específico por pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas. Adenina pareia com Timina através de duas pontes e Citosina pareia com Guanina através de três pontes.

O link para o artigo original, publicado na edição de 25 de abril de 1953 na revista nature é:
http://www.nature.com/nature/dna50/watsoncrick.pdf