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Genética e Biologia Molecular

1. DNA - Introdução
2. Quanto mede o seu DNA?
3. Duplicação do DNA
4. Mutação - é mais comum do que você pensa
5. Reparo do DNA e tendência genética para o câncer
6. O Dogma Central da Biologia
7. O Paradoxo do valor C

O ácido desoxirribonucleico, DNA, é considerado a molécula fundamental da maioria dos seres vivos. É ele que contém todas as informações genéticas de cada indivíduo, e que tem a capacidade de transmiti-las à sua descendência. É uma molécula grande, formada por repetições de apenas quatro unidades básicas, o que a tornou uma forte candidata a ser o material hereditário desde que foi identificada. Watson e Crick, em 1953, publicaram na revista Nature uma descrição completa das propriedades da molécula e foram os primeiros a sugerir sua função.

As quatro unidades básicas do DNA são os nucleotídeos: Adenina (A), Citosina(C), Guanina (G) e Timina (T). Timina e Citosina são pirimidinas; Adenina e Guanina são purinas. O DNA é formado por uma fita de nucleotídeos ligados em ordens diversas e outra fita complementar, ou seja, com nucletídeos que se encaixem na outra fita: A com T e C com G. Essas duplas formadas são chamadas pares de bases (Fig. 1).

O genoma humano possui 4 x 10⁹ pares de bases. A distância entre pares adjacentes na dupla fita, ou dupla hélice, é de 3,4 Å. Isso é igual a 3,4 x 10^-1 nm = 3,4 x 10^-4 µm =3,4 x 10^-7mm. Portanto, uma célula do corpo de um indivíduo, diplóide (tem duas cópias do genoma), tem 2,72m de DNA. O corpo de um adulto tem 10¹³ células, o que dá um total de 2,72 x 10¹⁰ km (28 bilhões de quilômetros de DNA!).

A duplicação, ou Replicação do DNA dos organismos eucariotos é bastante precisa: um nucleotídeo errado a cada 10⁹ a 10¹¹ nucleotídeos incorporados na fita.

Mutação é qualquer alteração na seqüência original de uma molécula de DNA. Há vários tipos de mutação:

• desaminação: a base nitrogenada perde um radical amino (-NH2) e liga-se erradamente com seu par.
• perda de base: a base é perdida durante uma duplicação do DNA; a perda mais comum é a de purinas: 5000 por célula por dia!
• dimerização de pirimidinas: a luz UV (ultravioleta) provoca ligações erradas entre duas pirimidinas (geralmente T) vizinhas. Essa mutação é corrigida por uma enzima de reparo que é ativada pela luz normal, visível. Esse tipo de mutação é a causa da UV provocar câncer de pele; afinal, o câncer sempre origina-se de um defeito no material genético de uma célula.
• intercalação de agentes mutagênicos (cancerígenos) no DNA
• agentes físicos: além da UV, também os raios X, alfa, beta, gama, raios cósmicos e feixes de nêutrons são perigosos em doses grandes; os efeitos dependem do total de radiação recebida, não importando o tempo: são doses aditivas.

Após conhecer tantas mutações, é normal perguntar-se: por que o câncer não é mais freqüente entre os seres vivos? As mutações são inevitáveis, pois o DNA, como qualquer substância química, não é totalmente estável. Então, os seres vivos desenvolveram mecanismos para corrigir esses erros naturais: é o chamado sistema de reparo. São enzimas especializadas em reverter as mutações, seja por correção direta ou por excisão do pedaço errado e reconstrução. Essas enzimas podem variar ligeiramente em sua eficiência de pessoa para pessoa, pois é uma carga genética. Pessoas com um reparo melhor têm menos chance de desenvolver câncer. Esse é, portanto, o fator genético na tendência maior ou menor para o câncer.

Um exemplo extremo é a doença genética xeroderma pigmentoso: há uma total ausência da enzima de reparo que corrige o efeito nocivo do UV. O paciente sofre de cânceres de pele repetidos, crônicos, e tem uma chance de vida menor.

Há um esquema que representa o que Crick, em 1956, definiu como o Dogma Central da Biologia (Fig. 2):

Fig. 2

O DNA tem duas funções básicas: Replicação (responsável pela hereditariedade) e Transcrição (de genes, para fornecer mensagens). O RNA resultante pode ser de três tipos: mRNA (mensageiro), rRNA (ribossômico) e tRNA (transportador). Juntos, eles realizam a Tradução, que dá como produto final um polipeptídeo de cada gene. Polipeptídeos podem ser proteínas ou parte delas, e são a parte ativa e funcional da célula.

Sabendo que um gene dá origem a um polipeptídeo e que os organismos mais complexos são os que apresentam uma diversidade maior de proteínas em sua composição, surge a idéia de que os organismos mais complexos devem ter mais DNA. Essa quantidade de DNA é medida pelo valor C, que é a quantidade de bases em um genoma haplóide. Isso é verdade em um plano de comparação: os eucariotos têm mais DNA que os procariotos, com apenas uma exceção. Mas, entre os eucariotos, há valores surpreeendentes: veja a tabela a seguir (Tabela 1):

Tabela 1

Espécie	Nome Popular	Valor C (kbases)
Drosophila melanogaster	drosófila (mosca-das-frutas)	180.000
Paramecium aurelia	paramécio	190.000
Homo sapiens	homem	3.400.000
Paramecium caudatum	paramécio	8.600.000
Ophioglossum petiolatum	samambaia	160.000.000
Amoeba proteus	ameba	670.000.000

As duas espécies de paramécio (protozoário) têm mais DNA que a drosófila, um inseto! O homem têm mais DNA que uma espécie de paramécio, mas tem menos do que a outra espécie, menos que a samambaia e muito menos que as amebas! A isso se deu o nome do Paradoxo do valor C. Parece intrigante, mas isso se deve aos espaços no DNA que não codificam nada e ao DNA repetido. Algumas espécies podem sustentar mais DNA inútil do que outras, e acumulam durante os séculos quantidades absurdas de material genético, sem contudo tronar-se mais complexas.

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