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 históricaEngenharia Genética
Escola Superior Agrária de Castelo Branco Carlos M G Reis
Fonte: Nicholl 2002
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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).
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Perspectiva histórica (Fonte:Agência Portuguesa de Segurança Alimentar)
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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 Nirenbergdecifram 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 Bergrecombina DNA do vírus SV40 com DNA de Escherichia coli(Berg partilha o Prémio da Química com Water Gilbert e Fred Sanger em 1980).
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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.
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1982 - A insulina humana, a Humulin, torna-se no primeiro medicamento geneticamente modificado aprovado pelaFood 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 produtobiofarmacêutico: 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
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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 GenomaHumano
1990 - Primeira ovelha transgénica (Tracey). Contém inserido um gene humano que lhe permite secretar no leite o inibidor da alfa-1 proteinase humana, uma glicoproteínaimportante no tratamento do enfisema pulmonar.
1990 - Primeira utilização de terapia génica para tratar um paciente humano.
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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.
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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).
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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)
Obtenção de fragmentos de DNA
Ligação a um vector
Introdução numa célula hospedeira para amplificação
Selecção da sequência desejada
Manipulação genética – os quatro passos de uma experiência de clonagem molecular
Engenharia Genética
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Fonte: Nicholl 2002
Clonagem de genes
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Clonagem de genes
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/R/RecombinantDNA.html
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