1. O QUE É A ENGENHARIA GENÉTICA? Termos sinónimos: Manipulação genética, clonagem de genes, tecnologia do DNA recombinante, modificação genética, nova genética. Áreas de acção: Investigação básica - função e estrutura dos genes Produção de proteínas Produção de plantas e animais transgénicos Diagnóstico e tratamento médico
Perspectiva histórica Engenharia Genética Fonte: Nicholl 2002
Perspectiva histórica (Fonte:Agência Portuguesa de Segurança Alimentar) 1865 - Gregor Mendel inicia a Era da Genética com os estudos das características da descendência na ervilheira. 1910 - Thomas Hunt Morgan demonstra que os genes estão localizados nos cromossomas (Prémio Nobel da Medicina em 1933). 1919 - Karl Ereky, um engenheiro húngaro, usa pela primeira vez o termo Biotecnologia. 1941 - George Beadle e Edward Tatum demonstram que um gene produz uma proteína (Prémio Nobel da Medicina em 1958).
1953 - James Watson e Francis Crick propõem a dupla hélice como estrutura para a molécula de DNA (Prémio Nobel da Medicina em 1962, que partilham com Maurice Wilkins). 1967 - Har Khorana, Robert Holley e Marshall Nirenberg decifram o mecanismo que permite ao DNA ser traduzido em proteínas (Prémio Nobel em 1968). 1967 Isolamento da enzima DNA ligase: esta enzima permite ligar dois fragmentos de DNA 1969 - Descoberta das enzimas de restrição por Herbert Boyer (isolou a enzima EcoRI de Escherichia coli). 1972 - Início da tecnologia do DNA recombinante. Paul Berg recombina DNA do vírus SV40 com DNA de Escherichia coli (Berg partilha o Prémio da Química com Water Gilbert e Fred Sanger em 1980).
1973 - Stanley Cohen e Herbert Boyer fazem a primeira experiência de Engenharia Genética aplicada a um microrganismo, a bactéria Escherichia coli. Este foi considerado o primeiro organismo geneticamente modificado (OGM). 1975 - Walter Gilbert e Allan Maxam em Harvard e Fred Sanger em Cambrige desenvolvem paralelamente duas técnicas que permitem determinar a sequência exacta de bases que fazem um gene (Sanger recebeu o Prémio Nobel em 1980, juntamente com Paul Berg). 1977 - Clonagem do primeiro gene humano 1978 - A bactéria E. coli é usada para produzir insulina na forma humana pelos cientistas da Genentech.
1982 - A insulina humana, a Humulin, torna-se no primeiro medicamento geneticamente modificado aprovado pela Food and Drug Administration (FDA), nos EUA. Cerca de 5% dos diabéticos eram alérgicos à insulina de porco, anteriormente utilizada. 1983 - Primeira planta transgénica: uma variedade de tabaco em que um grupo de investigadores, na Bélgica, introduziu os genes de resistência ao antibiótico canamicina. 1985 A Genentech torna-se na primeira empresa de Biotecnologia a lançar o seu próprio produto biofarmacêutico: a ProTropin uma hormona de crescimento para crianças com deficiências na hormona de crescimento. 1985 - Produção da primeira planta com gene de resistência a insecto
1986 - A Reacção em cadeia da polimerase (Polymerase Chain Reaction, PCR) é concebida por Kary Mullis (Prémio Nobel da Química em 1993). 1987 - Surge a primeira planta tolerante a um herbicida total 1988 - Primeiro cereal transgénico: o milho 1989 - Início do Projecto de sequenciação do Genoma Humano 1990 - Primeira ovelha transgénica (Tracey). Contém inserido um gene humano que lhe permite secretar no leite o inibidor da alfa-1 proteinase humana, uma glicoproteína importante no tratamento do enfisema pulmonar. 1990 - Primeira utilização de terapia génica para tratar um paciente humano.
1993 - Aprovação (EUA) de uma hormona de crescimento bovina que aumenta a produção leiteira 1994 - Pela primeira vez ocorre uma autorização (da FDA - EUA) para a cultura comercial de um alimento geneticamente modificado: o Flavr Savr (Calgen). Um tomate de vida prolongada com amadurecimento tardio, por evitar a produção de uma enzima envolvida no processo de senescência. 1997 - Nascimento do primeiro mamífero clonado a partir de células adultas: a ovelha Dolly. 1997 - Primeira planta transgénica com gene humano: o tabaco produtor de proteína c humana, uma enzima (protease) que desempenha um papel crítico no mecanismo anti-coagulação naturalmente presente nas células.
1997 - Construção do primeiro cromossoma humano artificial, que potencialmente pode vir a ser utilizado na terapia génica. 1999 - Sequenciação do genoma de Drosophila, a mosquinha da fruta. 2000 - Sequenciação do genoma humano parcialmente completa 2000 - A área total plantada com plantas transgénicas no mundo inteiro é de 44,2 milhões de hectares (quatro vezes a área de Portugal). 2004 - Sequenciação completa do genoma humano. Para grande surpresa da comunidade científica, só tem cerca de 25 000 genes, muitos menos do que o arroz (45 000) ou o milho (50 000).
Ferramentas básicas na manipulação genética: 1967 Isolamento da enzima DNA ligase: esta enzima permite ligar dois fragmentos de DNA 1970 Isolamento da primeira enzima de restrição: as enzimas de restrição funcionam como tesouras moleculares que cortam a molécula DNA em locais precisos. 1972 - Primeiras moléculas de DNA recombinante 1973 Ligação fragmentos de DNA ao plasmídeo psc101! clonagem de genes (fig. 1.3)
Manipulação genética os quatro passos de uma experiência de clonagem molecular Obtenção de fragmentos de DNA Ligação a um vector Introdução numa célula hospedeira para amplificação Selecção da sequência desejada
Clonagem de genes Engenharia Genética Fonte: Nicholl 2002
Clonagem de genes Engenharia Genética http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/biologypages/r/recombinantdna.html