AmadurecimentoBiomol
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O amadurecimento da Biologia Molecular como disciplina científica Prof. Dr. Francisco Prosdocimi FATOS E ESPECULAÇÕES INICIAIS RNA SOBRE OS MOLDES DE O papel do RNA • Salvador Luria (1912-91) • Vírus podem ter DNA ou RNA • Avery, MacLeod, McCarty – 1944: DNA como princípio transformante – Crítica: DNA poderia estar contaminado com proteínas • Hershey e Chase – Prova final e conclusiva para aceitar o DNA como a molécula da hereditariedade – Watson leu o artigo em 1951 para uma platéia indiferente na sociedade de microbiologia... Hershey and Chase Jean Brachet (1909 – 1998) • Cientista belga trabalhando em Bruxelas • 1933 – DNA está no núcleo, RNA no citoplasma • 1951 – Enfatiza a correlação entre o conteúdo de RNA de uma célula e a síntese de proteínas • ~1952 – Corta a alga em duas metades e percebe que a metade sem núcleo continua produzindo proteínas • DNA não tem participação na síntese de proteínas O nascimento da dupla hélice • Haviam fortes evidências de que o DNA carregava o material genético • 1952: primeiro encontro de Watson e Crick – “Desde o dia de nosso primeiro encontro, Crick e eu pensamos que seria altamente provável que a informação genética do DNA fosse codificada pela seqüência de quatro bases” – DNA tinha estrutura helicoidal – A dupla hélice explicava tudo! – O que eles viram com clareza? • A possibilidade de um código digital para a herança – Resolução do problema por construção de modelos teóricos! Levene X Watson-Crick 1953 A dupla hélice • Alto poder explicativo e preditivo: – Como seria codificado um gene – Como ocorreria a duplicação do DNA – Estrutura química precisa da molécula – Proporções de bases • Novas perguntas... – Pra quê servia o RNA? – Como acontecia a síntese de proteínas A estrutura do RNA Como a estrutura do DNA clarificou tantas coisas, talvez seja hora de estudarmos a estrutura do RNA... 1953: Watson muda-se para Pasadena Trabalha com Alex Rich na estrutura do RNA Mas... • Só às vezes parecia ter estrutura helicoidal... • Sem equivalência – [A] != [U] [G] != [C] • Motivo: fita simples Finalmente, Gamow • Físico russo (1904 –1968) • Distâncias observadas – Entre aminoácidos: 3,6 Å – Entre bases: 3,4 Å • Logo, as proteínas devem ir se encaixando no DNA como um tipo de lego para se formarem (modelo mecanicista) M V T D C Gamow brinca de lego O código de Gamow • 20 aminoácidos – 2 bases, 42 = 16 combinações – Logo, pelo menos 3 bases – 43 = 64; logo o código é redundante (degenerado) • Watson – Sabia que o DNA não era o molde para a síntese – Mas... Pensava que o RNA poderia ser dupla- Códigos sobrepostos • Haveria a obrigação de que certos aminoácidos fossem encontrados sempre, ou normalmente, adjacentes • AUC compromete o UC em estar no próximo códon; – Limitação do códon seguinte a somente quatro possibilidades • UCA, UCC, UCG, UCU • Sanger (1949, 1952) – Produz a primeira estrutura primária de uma proteína – Sequência de aminoácidos incompatível com o código de Gamow O RNA Tie Club • Com 20 membros, um para cada aminoácido, jamais teve uma única reunião formal • Esforço conjunto para desvendar o código genético (como o DNA codificava proteínas) • Várias das cartas para o clube foram enviadas pelos membros, cartas estas que viravam publicações • Dentre elas, a mais importante foi... Crick e a hipótese do Adaptador • Depois de passar meses discutindo com Brenner e Gamow sobre os códigos, Crick começou a questionar sua premissa básica – Seria difícil acomodar quimicamente todas as cadeias laterais dos aminoácidos no código do DNA – Ainda mais se considerássemos que o código era degenerado (mesma cadeias laterais para diferentes códons) • Deve haver um adaptador, polinucleotídeos que pareiem com RNAs moldes Os intermediários acilados • Mahlon Hoagland e Paul Zamecnik – RNAs solúveis de alta-energia ligavam aos aminoácidos acilados • 1957 • Watson sabia que tais moléculas poderiam ser os adaptadores de Crick Os Ribossomos • Watson e Tissieres • Complexos ribonucleoproteícos – Subunidades 30S e 50S – RNAs 16S e 23S • Pressuposição enganada sobre a função dos RNAs do ribossomo – Estaria ali o código para a produção das proteínas? – Só existiam em dois tamanhos (16S/23S) – Não tinham taxa AT/GC como a do DNA Subunidade 30S RNA 16S Estrutura 3D altamente complexa O fago T2 • O RNA específico do fato continha conteúdo de bases igual ao DNA do vírus 1. T2-RNA liga na unidade 30S 2. Unidade 30S liga na 50S, formando a 70S 3. Síntese de proteínas • Ribossomos não continham o molde, porém funcionavam como locais de síntese • Descoberta de um novo RNA, o RNAm – Heterogêneo em tamanho – Pequena porcentagem do total Etapas para o início da tradução O código genético • Posteriormente uma série de sequências de poli-nucleotídeo ou poli-dinucleotídeo puderam ser traduzidas em proteínas, chegando ao código genético conhecido hoje O modelo completo Conclusão • As bases teóricas da biologia molecular foram fundadas entre os anos de 1950 e 1960 • Depois disso, o funcionamento molecular dos organismos biológicos passou a ser entendido, groso modo • Finalmente foi possível compreender mecanisticamente como é transmitida a herança biológica, problemas enfrentados por Darwin e Mendel na hora de erigir suas teorias Ufa!
