APLICAÇÕES

A elaboração de bibliotecas de genes de diferentes organismos/tecidos permitiu grandes avanços na análise da estrutura e expressão de genes eucarióticos bem como uma revolução tecnológica na indústria farmacêutica e de alimentos e à produção em massa de polipeptídeos importantes na área de pesquisa e na área aplicada.
Os clones são usados para produzir produtos, para estudo ou mesmo visando a alteração fenotípica de um dado organismo.
Na área da terapia médica uma importante aplicação consistiu na
transformação de bactérias E. coli com plasmídeos que lhe conferem a capacidade de segregar os dois polipeptídeos usados para obter insulina humana; analogamente, podem inserir-se em vírus animais clones de determinados genes responsáveis pela produção de proteínas membranares patogénicas – quando o vírus é utilizado como vacina, o hospedeiro desenvolve imunidade para o agente patogénico.


▲ Figura E1: Transformação de E. coli com plasmídeos recombinantes dotados de sequência que codifica para o gene da insulina. O plasmídeo é cortado com enzimas de restrição e misturado com uma amostra contendo fragmentos de restrição (que contêm o gene que codifica para a insulina) produzidos por clivagem de DNA com a mesma enzima de restrição. Formação de plasmídeos recombinantes, com auxílio de uma DNA ligase. Transformação bacteriana e produção de insulina pelas bactérias. Fonte: http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/gene/c7.20.4.insulin.jpg
 

Surgem ainda diversas aplicações científico-médicas, nomeadamente com o aumento da compreensão sobre o DNA, genetic fingerprinting e terapia génica; sequenciação de nucleotídeos com o auxílio de máquinas (com expoente máximo no Projecto Genoma Humano); descoberta de mutações responsáveis por doenças hereditárias em humanos, através de screening, recurso à terapia génica para curar doenças genéticas, substituindo o gene com defeito (ou ausente); por recurso a Southern blotting, aproveitamento do DNA fingerprinting para comparar DNA recolhido em cenas de crime com as do(s) suspeito(s); uso de sondas de DNA para efectuar diagnósticos e identificar os agentes patogénicos no sangue ou alimentos.

Exercício: Descubra o culpado com base no DNA fingerprinting. (link externo)
Exercício II: Descubra o culpado com base no DNA fingerprinting. (link externo)

Algumas aplicações agrícolas consistem na recolha das células de plantas com características desejáveis e posterior clonagem; engenharia genética de plantas para aumentar qualidade e quantidade de produção: por exemplo, Rhizobium foi trabalhado de forma a obter uma fixação de nitrogénio melhorada; Pseudomonas foi trabalhada para produzir Bacillus thuringiensis, um insecticida natural. Resumindo, todo um desenvolvimento no sentido da obtenção de plantas resistentes aos stresses bióticos e abióticos (vírus, herbicidas, seca, pestes, nemátodes)
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No domínio da pecuária, a
E. coli foi utilizada para produzir hormonas de crescimento bovino.
As bibliotecas de genes permitiram ainda o o aparecimento de uma nova estratégia de investigação, chamada genética reversa (reverse genetics). De facto, é actualmente possível começar no "gene" e alcançar a "proteína" e vice-versa, através da obtenção de clones e determinação das sequências dos genes que estes apresentam. Estas sequências de DNA permitem deduzir as sequências das respectivas proteínas. Estas, por sua vez, podem ser comparadas com as sequências de outras proteínas para inferir a sua função, ou podem ser expressas em quantidades que permitam a sua caracterização experimental.
A genética reversa começa com um gene ou uma proteína, às vezes hipotéticos, cuja função pode ser completamente desconhecida. De facto, a sequenciação completa de genomas tem revelado muitos genes que não têm semelhança com qualquer outro gene conhecido. Por outro lado, uma proteína pode ter sido isolada em função de uma actividade ou por pertencer a uma qualquer estrutura celular. Com base na sequência da proteína, mesmo que parcial, é possível desenhar e sintetizar oligonucleotídeos correspondentes à sequência do gene. Estes oligonucleotídeos podem ser utilizados como
sondas para isolar o gene. Finalmente, para além de outras caracterizações como a sequenciação de DNA, o gene pode ser alterado para induzir mutantes e caracterizar o seu efeito fenotípico.
 

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