A molécula de ADN serve de inspiração na procura de material genético sintético
Se reduzirmos o ADN a uma única ideia, seria a de que tem memória molecular. A natureza conseguiu produzir uma molécula capaz de se replicar dentro de um invólucro. Com o tempo, esta célula evoluiu para “as mais belas e infinitas formas”, como diz o título de um livro (do cientista Sean B. Carroll), ou seja, para quase todos os seres que existem na Terra. E se o homem, o elefante e a levedura da cerveja vieram de um único organismo, então, de uma forma simplificada, somos todos a memória evoluída de um único ADN.
Mas a sopa primordial que deu origem aos primeiros seres vivos na Terra primitiva podia, afinal, ter produzido material genético diferente do ADN. É isso que mostra uma experiência de uma equipa de Cambridge, que sintetizou material genético artificial parecido com o ADN e foi capaz de o replicar, submetendo-o depois a um processo evolutivo em laboratório. O estudo foi publicado nesta quinta-feira na edição online da revista Nature.
“Ao provar que outras moléculas, além do ADN e do ARN, são capazes de armazenar e reproduzir informações genéticas, postulámos que quaisquer polímeros [moléculas complexas] que se reproduzam podem servir como material genético”, explicou ao PÚBLICO o cientista brasileiro Vitor B. Pinheiro (o primeiro nome da lista de autores do artigo), que é do Conselho de Investigação Médica, em Cambridge.
O ADN é uma longa molécula de cadeia dupla, que está no núcleo das células e que contém a informação genética para produzir as proteínas, acabando por determinar as características dos seres vivos. Está intimamente ligado ao ARN, outra molécula genética primordial. Ambas são constituídas por unidades repetidas de um fosfato, um açúcar e um nucleótido – é este nucleótido, ou base, que serve para codificar a informação genética. Da estrutura do ADN para o ARN, o que muda fundamentalmente é o açúcar.
Um dos primeiros passos da produção de proteínas é iniciado por uma enzima, chamada polimerase, que se agarra à cadeia de ADN, lê cada unidade da cadeia e produz uma cadeia complementar feita de unidade de ARN disponíveis na célula. É esta nova cadeia de ARN que depois vai ser utilizada para produzir uma proteína.
>b>Depois do ADN, as moléculas AXN>/b>
Já se tinham conseguido produzir outras moléculas com uma estrutura semelhante, mas com outros açúcares, que se chamam genericamente de AXN. Porém, esta equipa de cientistas, liderada por Philipp Holliger, construiu moléculas que funcionam como polimerases. Portanto, lêem uma molécula de ADN e constroem cadeias de AXN diferentes a partir das suas unidades.
“Já obtivemos enzimas capazes de sintetizar XNA com mais de 100 bases”, explica Vitor B. Pinheiro, que está em Inglaterra desde 1994. Os cientistas foram ainda capazes de fazer o inverso: construir ADN a partir de moléculas de AXN com outras polimerases. Foram assim capazes de copiar moléculas de ADN para AXN e de AXN e ADN vezes sem conta, com um erro nesta replicação de menos de 5%. São precisamente estes tipos de erros que causam mutações na natureza.
“Apesar de todos os organismos dependerem do ARN e ADN, não há uma limitação funcional que justifique o uso dessas moléculas”, defende Vitor Pinheiro. “No contexto da formação da Terra, a escolha de ADN e ARN deve ter-se dado pela disponibilidade de precursores destas moléculas ou como resultado de um processo competitivo na sopa primordial.”
A equipa foi ainda mais longe e conseguiu submeter estas moléculas a um processo evolutivo. Para isso, os cientistas colocaram moléculas específicas numa sopa de cadeias de AXN diferentes. As cadeias que se ligavam às moléculas eram apanhadas e replicadas pelas polimerases. Depois, o processo recomeçava. “Como há erros introduzidos pelas polimerases na reprodução dessas moléculas, o sistema evolui, permitindo que moléculas com funções desejadas sejam seleccionadas”, explicou ainda o cientista.
Este processo pode ainda vir a ter uma aplicação no futuro: “O sistema de evolução orientada pode ser aplicado na identificação de moléculas para uso terapêutico e diagnóstico”, exemplifica Vitor Pinheiro. Ao lado da célula concebida em 2010 pela equipa do famoso cientista norte-americano Craig Venter, cuja sequência sintética de ADN foi feita por computador, o desenvolvimento feito agora pelo grupo de Philipp Holliger é mais uma razão para se seguir com atenção o mundo da biologia sintética, que poderá ajudar a descobrir como é que a vida apareceu na Terra.
fonte: Público
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