O ADN e a Célula Anastasios Koutsos Alexandra Manaia Julia Willingale-Theune Versão 2.3 Versão Portuguesa ELLS – European Learning Laboratory for the Life Sciences Anastasios Koutsos, Alexandra Manaia e Julia Willingale-Theune O ADN e a Célula Versão 2.3 O ADN e a Célula Para compreender o conceito dos “microarrays” temos de relembrar os princípios básicos de biologia molecular. O ADN em cadeia dupla pode “abrir-se”, dando origem a duas cadeias simples complementares, cada uma das quais serve como “cadeia molde” para a formação de duas novas moléculas de ADN aquando da replicação (Figura 1). Fig. 1 Molécula de ADN No núcleo da célula, o ADN está ligado a diferentes proteínas, formando os cromossomas. O código genético é a relação entre a sequência de bases no ADN (A, C, G e T) e a sequência de aminoácidos correspondente, na proteína. Em cada gene, a sequência dos tripletos de nucleótidos (codões) determina a natureza e a ordem dos aminoácidos a incluir na composição de cada proteína. Quando dizemos que se mapeou o genoma de um organismo, queremos dizer que se conseguiu ler a sequência de nucleótidos do seu ADN. Os cientistas já conseguiram obter uma primeira versão da sequência do genoma humano completo (3 biliões de nucleótidos) e verificaram que a maior parte destes nucleótidos (2.5 biliões) não fazem parte dos genes! Quando um gene é expresso, a sequência de ADN correspondente é utilizada como molde para se efectuar a sua transcrição para uma molécula de ADN de cadeia simples, com uma sequência complementar à do ADN de origem. Na maioria dos genes, as sequências codificantes (exões) que contêm informação acerca dos 3 _______________________________________________________________________________O ADN e a Célula . 3‘ 5‘ ADN 3‘ 5‘ Transcrição 5‘ 3‘ mARN Tradução H2N COOH Proteína Fig. 2 Fluxograma representando a transferência de informação desde o ADN à proteína. aminoácidos que irão formar as proteínas, são interrompidas por regiões não codificantes (intrões) que são “retirados” (cortados) após a transcrição, por um mecanismo chamado “splicing”. O ARN obtido (mARN) é transportado para os ribossomas no citoplasma, onde é traduzido em proteína (Figura 2). Inicialmente, devido a limitações técnicas, os cientistas não conseguiam analisar simultaneamente a actividade de mais de meia dúzia de genes. A tecnologia dos “microarrays” permitiu ultrapassar esta limitação e desde a segunda metade dos anos noventa, os cientistas começaram a ser capazes de analisar a actividade de praticamente todos os genes de um organismo, ao mesmo tempo. Assim, o conhecimento sobre o funcionamento das células deu um salto considerável e começou-se a perceber melhor como respondem a estímulos exteriores, como a falta de nutrientes, infecções etc. 4 Agradecimentos Gostaríamos de agradecer a todos os que contribuíram para a elaboração desta actividade: - Ao Udo Ringeisen e a toda a equipa do Departamento de Fotografia do EMBL (EMBL Photolab), pela impressão dos tapetes do “microarray” em tecido, (para demonstração em cursos ou festivais de ciência) e pela produção da versão em plástico, (para utilização na sala de aula); - Ao Thomas Sandmann, na altura estudante de doutoramento no EMBL-Heidelberg, por várias discussões e sugestões muito úteis e também por nos ter chamado a atenção para o excelente material sobre “microarrays” intitulado ‚Snapshots of Science and Medicine‘, produzido pelo “NIH Office of Science Education”, em conjunto com o “Office of Research on Women‘s Health”; - Ao Russ Hodge, na altura, no Departamento de Comunicação e Relações Públicas do EMBL-Heidelberg (“Office of Information and Public Affairs” [OIPA]), bem como a toda equipa do “European Learning Laboratory for the Life Sciences” [ELLS], por muitas discussões, sugestões e apoio; - A Giovanni Frazzetto, Mehrnoosh Rayner e Vassiliki Koumandou por terem lido a primeira versão desta actividade e por terem contribuído para melhorá-la com as suas ideias e comentários. - A vários amigos e colegas do EMBL-Heidelberg com quem partilhámos ideias, entusiasmo e dúvidas; - “Os Exercícios para a sala de aula” foram adaptados do material sobre “microarrays” intitulado “Snapshots of Science and Medicine”, produzido pelo “NIH Office of Science Education”. Pode ser encontrado no seguinte website: science-education.nih.gov/snapshots; Imagem de capa por André-Pierre Olivier; Traduzido por Alexandra Manaia; Editado por Corinne Kox e Sonia Furtado. O ELLS usa licenças de direitos de autor Creative Commons para salvaguardar material produzido para os ELLS LLABs que será posteriormente utilizado por professores e outras instituições. Os símbolos de direitos de autor aparecem também no website ELLS TeachingBASE e nos ficheiros pdf, doc e ppt disponíveis para download. Atribuição Uso Não-Comercial Compartilhamento pela mesma licença Esta licença permite a terceiros remisturar, alterar e usar o seu trabalho como base, para fins não-comerciais, desde que lhe atribuam o devido crédito a si e utilizem uma licença idêntica para a obra resultante. 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