Biogenética: história, o que estuda, conceitos básicos - Ciência - 2023

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o biogenética é o campo combinado de estudo da biologia e da genética. Envolve o estudo de qualquer fenômeno que afeta os seres vivos, analisado sob ambas as perspectivas, e a forma de abordagem desse fenômeno.

O termo biogenética também tem sido usado para definir a modificação de seres vivos de alguns organismos "alvo". O ramo do conhecimento que focaliza, engloba ou permite atingir os fins associados às duas definições anteriores também é conhecido como engenharia genética.

No entanto, no mundo da ciência, o uso da palavra biogenética (a) como adjetivo é mais difundido do que biogenética como nome de uma ciência separada. Muito provavelmente, ao querer usar tal substantivo (biogenética), é feita uma menção à engenharia genética.

Pelo contrário, o adjetivo biogenético (a) refere-se, antes, a tudo relacionado a biogênese (origem biológica) de alguma molécula, estrutura, tecido, órgão ou entidade biológica.

A engenharia genética reúne o conjunto de métodos, estratégias, técnicas e aplicações práticas necessárias para modificar um ser vivo de forma intencional e planejada.

Obedece, portanto, ao conhecimento biológico do indivíduo alvo da modificação (aquele a ser modificado) e à percepção da necessidade de tal modificação. Ou seja, é a ciência que se dedica ao estudo de como alterar os genes e genomas dos indivíduos.

História

A domesticação de espécies, os cruzamentos de pesquisa (como iniciado por Mendel) e o melhoramento de plantas por cruzamentos convencionais não são biogenéticos, ou seja, não são casos de engenharia genética. Usamos a seleção artificial e a fertilização controlada para obter algo sem saber como ou por quê.

A biogenética, por outro lado, nasceu quando fomos capazes de pegar um DNA específico de um organismo, cloná-lo e propagá-lo e / ou expressá-lo em outro. Em outras palavras, a biogenética nasceu graças à tecnologia do DNA recombinante no início dos anos 1970 (1970).

A atividade que define este ramo do conhecimento é a "clonagem molecular". Uma vez que tínhamos enzimas de restrição (tesouras moleculares) e DNA ligases (cola), fomos capazes de cortar e colar conforme nossa conveniência.

É assim que fomos capazes de reconstruir de novo uma molécula de DNA independente (que pode se replicar apenas em uma célula), como um plasmídeo. Então, fomos capazes de cortar um gene específico para humanos de função conhecida e colá-lo em um plasmídeo de expressão.

Ao introduzi-lo nas bactérias, mais tarde fomos capazes de produzir proteínas humanas em bactérias para nosso uso e consumo. Foi assim que, por exemplo, produzimos insulina humana recombinante.

Atualmente podemos fazer engenharia genética (biogenética) não só de bactérias, mas também de fungos, plantas e animais: são os chamados “Organismos Geneticamente Modificados” (OGM).

Dentro desse grupo de organismos, temos os chamados transgênicos, que nada mais são do que OGM modificados pela integração de genes de outras espécies.

O que a biogenética estuda? Formulários

Modificação genética

A biogenética estuda como alterar o gene ou genomas de organismos visados pela manipulação genética. Por outro lado, a biogenética pode abordar qualquer processo biológico e determinar como a modificação de um organismo pode levar à resolução do problema.

Por exemplo, por meio das técnicas utilizadas em biogenética, o pesquisador pode especificar a função de um gene ou grupo de genes. Também pode produzir uma determinada biomolécula em outro organismo, ou mesmo uma complexa via bioquímica particular.

Melhoria do organismo

Por meio da biogenética, os organismos podem ser melhorados para serem capazes de resistir ao ataque de patógenos e às doenças que eles causam.

Os organismos vivos também podem ser modificados para que possam lidar com o estresse ambiental causado pela deficiência de água, contaminação do solo, etc. Algumas plantas foram biogeneticamente aprimoradas para torná-las resistentes a pragas, e alguns animais também, para fazê-las crescer mais rápido.

As bactérias recombinantes podem produzir uma grande variedade de diferentes compostos úteis nas indústrias de alimentos e bebidas, farmacêutica, saúde animal e vegetal, entre outras.

Correção de mutação

Finalmente, com as técnicas atuais de edição de genoma, temos a capacidade de corrigir mutações e, assim, prevenir o desenvolvimento de doenças de base genética, aumentar a expressão de um gene e modificar os genótipos (e, portanto, os fenótipos) de praticamente qualquer organismo.

Conceitos básicos em biogenética

Clonagem molecular

A clonagem molecular é a disseminação massiva de uma região distinta de DNA isolada de seu ambiente genômico. Este fragmento é clonado (colado) em um vetor de clonagem e / ou expressão.

Para isso, são utilizadas enzimas de restrição que cortam precisamente os nucleotídeos, e ligases que ligam os DNAs que se deseja colar.

Em quase todos os casos, as etapas básicas da clonagem molecular são realizadas em bactérias. Nestes, o DNA clonado é propagado e produzida a molécula de DNA recombinante, que pode então ser transferida para outros organismos mais complexos. Em biogenética, os vírus também podem ser usados como veículos para diferentes fins.

Amplificação PCR

Um importante avanço na produção em massa de moléculas específicas de DNA foi a implementação da amplificação pela reação em cadeia da polimerase (PCR). Reação em cadeia da polimerase).

Esta é uma técnica de síntese massiva de DNA em vitro. Aqui, usando um termociclador, uma pequena molécula de DNA, digamos como um gene de 1.500 nucleotídeos, torna possível produzir 235 cópias dele em poucas horas.

Um termociclador permite loops automatizados das três temperaturas cruciais em qualquer protocolo de amplificação de DNA de PCR. Estes são os de:

desnaturação (abertura de DNA)
toque (encontro do gene alvo) e
síntese (polimerização)

A amplificação de DNA por PCR é uma técnica biogenética indispensável em todos os campos da biologia e da medicina modernas.

Sequenciamento e edição

O sequenciamento de DNA reúne um amplo conjunto de técnicas que nos permitem saber com alguma precisão a ordem em que os nucleotídeos são encontrados em uma determinada molécula de DNA. Isso nos permite "ler" as informações conforme são codificadas em nosso genoma.

Por fim, muito recentemente foram colocados em prática métodos de edição de DNA que permitem alterar o "texto biológico" da molécula de herança.

Dessa forma, podemos não apenas "ler" o DNA por meio do sequenciamento do gene e do genoma, mas também corrigir o texto, ou alterá-lo para contar outra história.

Ou seja, por meio da biogenética (mais apropriadamente engenharia genética) podemos clonar genes, aumentá-los por amplificação por PCR, lê-los por sequenciamento e alterar o texto por edição.

Referências

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