Biotecnologia
Introdução e Conceitos Básicos
Biotecnologia
Conjunto de técnicas que permitem ao ser humano utilizar organismos para obter produtos
- Não pense que a biotecnologia surgiu por agora
- Durante milênios, a humanidade tem manipulado organismos vivos para atingir certos objetivos
- Domesticação e seleção natural, controlando a reprodução de plantas e animais
- Mudanças lentas e graduais
Engenharia Genética
- É parte da biotecnologia
- Permite a manipulação de moléculas de DNA
- Processos mais precisos, rápidos e eficazes
- Diversas aplicações
Sequenciamento Gênico e Mapeamento
Organismos Geneticamente Modificados
Terapia Gênica
Organismos Geneticamente Modificados
Organismos Transgênicos
Transgênico recebe material genético vindo de outra espécie
OGM é todo organismo que sofre manipulação em sua estrutura gênica
Ok, mas quais as técnicas utilizadas na biotec?
Biotecnologia
DNA Recombinante
Definição
Isolamento de moléculas de DNA e sua inserção no DNA de outro organismo
Precisa ser uma parte específica dessa molécula, um gene de interesse.
Gene (no DNA) transcrito em RNA Traduzido em proteína
Enzima de Restrição
Tesoura Molecular
Você quer esse gene aqui
Enzima de Restrição
Tesoura Molecular
Enzima de Restrição
Tesoura Molecular
Enzima de Restrição
Tesoura Molecular
- As enzimas de restrição foram descobertas como um mecanismo de defesas de bactérias contra vírus
- Cientistas pensaram em outras aplicações
- As enzimas utilizadas na engenharia genética cortam o DNA somente quando encontra uma sequência específica
Enzima de Restrição
Tesoura Molecular
- As enzimas de restrição foram descobertas como um mecanismo de defesas de bactérias contra vírus
- Cientistas pensaram em outras aplicações
- As enzimas utilizadas na engenharia genética corta o DNA somente quando encontra uma sequência específica
Gene isolado
- Esse gene pode ser unido a moléculas de DNA de organismos de outra espécie
- Da mesma forma que existem tesouras moleculares, também temos colas
- São enzimas chamadas DNA Ligases
Aplicação - produção de insulina
Obs.: trata-se da clonagem de DNA
Aplicação - produção de insulina
Obrigado e até a próxima aula!
Biotecnologia
Organismos Transgênicos
Definição
São organismos que recebem genes de outras espécies
- Pela definição, percebe-se que as bactérias estudadas na aula anterior são transgênicas
- Porém, quando pensamos em transgênicos, estamos indo muito além delas
Picles com genes de humano (ou humano com genes de picles?)
Camundongo com genes de água viva
Aplicação
A principal aplicação se encontra na produção de alimentos
- Plantas mais produtivas
- Mais resistentes a determinado clima
- Mais resistentes a pragas
- Mudança no sabor/textura
Como ocorre a inserção no organismo alvo?
Agrobacterium tumefaciens
- Tem a capacidade de introduzir os seus plasmídeos no interior de células de plantas
- É um vetor natural para transferir o material genético
- Os cientistas usam enzimas de restrição para tirar dos plasmídeos os genes indesejados
- Colocam os genes de interesse
Agrobacterium tumefaciens
Como ocorre a inserção no organismo alvo?
Biobalística
- Microprojéteis de ouro cobertos com o DNA de interesse são jogados a 1500 km/h dentro do núcleo de células-alvo
- O DNA exógeno é integrado no genoma a ser modificado
Soja Transgênica
Obrigado e até a próxima aula!
Biotecnologia
Vacina de mRNA
Vantagens
- Muito rápida de se produzir
- Adaptação mais rápida
- Rende bastante (muitas doses por litro)
Desvantagens
- Muito sensível: a molécula de RNA não é muito estável
- Sensível a calor e luz, o que dificulta o transporte da vacina
Menção honrosa: mais fácil de colocar o chip chinês de espionagem
A Vacina de mRNA altera o genoma?
DNA
RNA
Proteína
Vacina de mRNA
Obrigado e até a próxima aula!
Biotecnologia
Identificação de Pessoas
Como funcionam os testes do Ratinhonhonho?
Marcadores Moleculares
- Temos 25 mil genes
- Mas isso é apenas 2% do nosso genoma
- O resto é DNA não codificante
- Dentro dele, existem VNTRs
- Número variado de repetições em sequência
- Repetição de unidades de poucos nucleotídeos
UAUUAUUAUAUUAUUAUUAUUAUUAUUAUAU
- Os padrões de repetição são herdados segundo os princípios mendelianos
- Com isso, pode-se estabelecer relações de parentesco e identificação ao se analisar os marcadores do DNA de um indivíduo
Na Prática
- Pega amostras do indivíduo
- Isola o DNA e corta com enzimas de restrição para se obter as VNTRs
- Assim, o DNA é quebrado em fragmentos de diferentes tamanhos
- A técnica de eletroforese em gel isola esses fragmentos
Na Prática
Obrigado e até a próxima aula!
Biotecnologia
Clonagem
Clonagem
Os clones são idênticos?
Fenótipo = genótipo + ambiente
Característica observável, perceptível
A informação nos genes
Um bilhão de coisas que podem influenciar
Não podemos nos esquecer da aleatoriedade
No clone, o genótipo é igual
Mas o meio é diferente
Assim, os clones não são 100% idênticos
🧐
Portanto, não se trata de clonagem de indivíduos, mas clonagem de genomas!
No clone, o genótipo é igual
Obrigado e até a próxima aula!
Biotecnologia
Projeto Genoma Humano
Sequenciamento do Genoma
Biotecnologia
Terapia Gênica
Edição Gênica
- Ao longo desse módulo, vimos algumas técnicas que podem ser definidas como edição gênica
- É como uma edição de textos
- Adicionar sentenças (colocar um gene novo)
- Retirar sentenças
- Inverter sentenças
- Tirar ou colocar uma única letra seria como mudar uma base nitrogenada
Edição Gênica - Histórico
- O fundamento dessas técnicas são as endonucleases
- Nossas queridas tesouras moleculares
- No entanto, as técnicas mais antigas não eram muito precisas
- A edição podia não acontecer adequadamente
- Também eram abordagens muito caras
Repetições palindrômicas curtas agrupadas e regulamente inter espaçadas
Revolução: descoberta Crispr
Revolução: descoberta Crispr
Repetições palindrômicas curtas agrupadas e regulamente inter espaçadas
- Uma cientista percebeu que algumas bactérias utilizadas na produção de laticínios, depois de expostas a determinados vírus, apresentavam sequências nucleotídicas destes vírus no locus Crispr
- Ou seja, a bactéria tava pegando informações do DNA viral e colocando ali no Crispr
- O sistema age como um registro de moléculas invasoras anteriores
Pulo do pato gato!
- A bactéria armazena a informação do invasor para utilizá-la posteriormente
- Quando se encontrar de novo com aquele trecho de DNA (uma invasão), ela reagirá cortando a molécula naquele trecho específico
- Isso acontece pela proteína Cas 9, uma endonuclease guiada por RNA
- Assim, o corte é feito de acordo com complementariedade de bases
Revolução: descoberta Crispr
Revolução: descoberta Crispr
Revolução: descoberta Crispr
Revolução: descoberta Crispr
Revolução: descoberta Crispr
Aplicação da técnica Crispr-cas9
Pulo do Pato!!!
Aplicação da técnica Crispr-cas9
- O RNA guia (sgRNA) pode ser desenhado para direcionar a proteína CAS9 para qualquer local no genoma
- A célula tem mecanismos para reparar a quebra da molécula de DNA
Aplicação da técnica Crispr-cas9
- O RNA guia (sgRNA) pode ser desenhado para direcionar a proteína CAS9 para qualquer local no genoma
- A célula tem mecanismos para reparar a quebra da molécula de DNA
O mecanismo de reparo vai colocar algo muito parecido no lugar
O que pode ser feito?
- Introduzir uma nova sequência de interesse no genoma do organismo
- Ex: um transgene que torne a planta mais resistente a pragas
- Substituição alélica: cortar um alelo e colocar no lugar a versão de interesse
- Ex: tirar um alelo deletério e, no lugar, colocar o alelo normal
O que pode ser feito?
-
Nocautes
- Podemos não utilizar o DNA doador. Nesses casos, o objetivo é inativar o gene
- Com isso, pode-se estudar a função que aquele gene possui
- Deleção Gênica
Obrigado e até a próxima aula!
Biotecnologia
By guiadabiologia
