GENÉTICA MOLECULAR - BIOLOGIA - AULA 01

ESTRUTURA DE ÁCIDOS NUCLEICOS

Apesar dos questionamentos sobre a transmissão de características remontarem à Grécia antiga, a Genética só surgiu como ciência após a redescoberta dos trabalhos de Mendel.

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 (incapazes de provocar pneumonia) com células virulentas mortas por calor, as cobaias desenvolviam pneumonia e células vivas virulentas eram recuperadas das carcaças. O fenômeno foi denominado princípio transformante, mas sua base não foi explicada. Em 1944, Avery et al., utlizando plaqueamento em meio de cultura 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 possuía 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 e, ao romperem, o liberam no meio. 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

Boa semana!!!!!