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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


Fonte: Nicholl 2002


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).


Perspectiva histórica (Fonte:Agência Portuguesa de Segurança Alimentar)



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).



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.



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



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.



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.



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).



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





Fonte: Nicholl 2002

Clonagem de genes



Clonagem de genes

http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/R/RecombinantDNA.html

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