O ADN e a Célula Anastasios Koutsos Alexandra Manaia Julia Willingale-Theune Versão 2.3 Versão Portuguesa ELLS European Learning Laboratory for the Life Sciences
Anastasios Koutsos, Alexandra Manaia e Julia Willingale-Theune O ADN e a Célula Versão 2.3
O ADN e a Célula Para compreender o conceito dos microarrays temos de relembrar os princípios básicos de biologia molecular. O ADN em cadeia dupla pode abrir-se, dando origem a duas cadeias simples complementares, cada uma das quais serve como cadeia molde para a formação de duas novas moléculas de ADN aquando da replicação (Figura 1). Fig. 1 Molécula de ADN No núcleo da célula, o ADN está ligado a diferentes proteínas, formando os cromossomas. O código genético é a relação entre a sequência de bases no ADN (A, C, G e T) e a sequência de aminoácidos correspondente, na proteína. Em cada gene, a sequência dos tripletos de nucleótidos (codões) determina a natureza e a ordem dos aminoácidos a incluir na composição de cada proteína. Quando dizemos que se mapeou o genoma de um organismo, queremos dizer que se conseguiu ler a sequência de nucleótidos do seu ADN. Os cientistas já conseguiram obter uma primeira versão da sequência do genoma humano completo (3 biliões de nucleótidos) e verificaram que a maior parte destes nucleótidos (2.5 biliões) não fazem parte dos genes! Quando um gene é expresso, a sequência de ADN correspondente é utilizada como molde para se efectuar a sua transcrição para uma molécula de ADN de cadeia simples, com uma sequência complementar à do ADN de origem. Na maioria dos genes, as sequências codificantes (exões) que contêm informação acerca dos 3
O ADN e a Célula. 5 3 3 5 ADN Transcrição 5 3 marn Tradução H2N COOH Proteína Fig. 2 Fluxograma representando a transferência de informação desde o ADN à proteína. aminoácidos que irão formar as proteínas, são interrompidas por regiões não codificantes (intrões) que são retirados (cortados) após a transcrição, por um mecanismo chamado splicing. O ARN obtido (marn) é transportado para os ribossomas no citoplasma, onde é traduzido em proteína (Figura 2). Inicialmente, devido a limitações técnicas, os cientistas não conseguiam analisar simultaneamente a actividade de mais de meia dúzia de genes. A tecnologia dos microarrays permitiu ultrapassar esta limitação e desde a segunda metade dos anos noventa, os cientistas começaram a ser capazes de analisar a actividade de praticamente todos os genes de um organismo, ao mesmo tempo. Assim, o conhecimento sobre o funcionamento das células deu um salto considerável e começou-se a perceber melhor como respondem a estímulos exteriores, como a falta de nutrientes, infecções etc. 4
Agradecimentos Gostaríamos de agradecer a todos os que contribuíram para a elaboração desta actividade: - Ao Udo Ringeisen e a toda a equipa do Departamento de Fotografia do EMBL (EMBL Photolab), pela impressão dos tapetes do microarray em tecido, (para demonstração em cursos ou festivais de ciência) e pela produção da versão em plástico, (para utilização na sala de aula); - Ao Thomas Sandmann, na altura estudante de doutoramento no EMBL-Heidelberg, por várias discussões e sugestões muito úteis e também por nos ter chamado a atenção para o excelente material sobre microarrays intitulado Snapshots of Science and Medicine, produzido pelo NIH Office of Science Education, em conjunto com o Office of Research on Women s Health ; - Ao Russ Hodge, na altura, no Departamento de Comunicação e Relações Públicas do EMBL-Heidelberg ( Office of Information and Public Affairs [OIPA]), bem como a toda equipa do European Learning Laboratory for the Life Sciences [ELLS], por muitas discussões, sugestões e apoio; - A Giovanni Frazzetto, Mehrnoosh Rayner e Vassiliki Koumandou por terem lido a primeira versão desta actividade e por terem contribuído para melhorá-la com as suas ideias e comentários. - A vários amigos e colegas do EMBL-Heidelberg com quem partilhámos ideias, entusiasmo e dúvidas; - Os Exercícios para a sala de aula foram adaptados do material sobre microarrays intitulado Snapshots of Science and Medicine, produzido pelo NIH Office of Science Education. Pode ser encontrado no seguinte website: science-education.nih.gov/snapshots; Imagem de capa por André-Pierre Olivier; Traduzido por Alexandra Manaia; Editado por Corinne Kox e Sonia Furtado.
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