1. O QUE É A ENGENHARIA GENÉTICA?
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Engenharia Genética 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 Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética Perspectiva histórica Fonte: Nicholl 2002 Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética 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). Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética 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). Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética 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. Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética 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 Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética 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. Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética 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. Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética 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). Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética 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) Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética Manipulação genética – os quatro experiência de clonagem molecular passos de uma Obtenção de fragmentos de DNA Ligação a um vector Introdução numa célula hospedeira para amplificação Selecção da sequência desejada Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética Clonagem de genes Fonte: Nicholl 2002 Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis Engenharia Genética Clonagem de genes http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/R/RecombinantDNA.html Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis
