CAPÍTULO 34

MUNDO GENÔMICO

RNA polimerase (molécula globular) criando cadeias de RNA (saindo da polimerase à direita), com um molde de DNA (entrando na polimerase à esquerda).

É a transcrição do RNA, o primeiro passo na expressão gênica, a realização de funções biológicas conforme instruções do DNA.

Pela primeira vez na história, os seres humanos receberam as chaves do carro chamado Evolução. Uma tecnologia inovadora agora nos permite modificar genes.

Dentro dos próximos anos, seu poder será totalmente revelado quando um mamute lanoso nascer, vivo e respirando, o primeiro desde a Era Glacial.

Para aplicações humanas, testes dessa nova tecnologia já estão em andamento buscando erradicar várias doenças genéticas debilitantes. Mas como adolescentes ao volante, ainda estamos aprendendo a dirigir.

Estamos caminhando para um futuro feliz, saudável e bem alimentado, ou em direção a um penhasco? Haverá muitos tropeços, retrocessos, falhas. Mas é um processo irreversível.

Está pronta para se tornar a ferramenta clássica de edição de genes clínica? Ainda não. Fez alterações não programadas que se tornaram permanentes no genoma do organismo em experimento.

Seriam transmitidas por gerações, o que despertou uma onda contrária com espectros de bebês projetados e aprimoradores de desempenho genético em embriões humanos.

A técnica ainda não está pronta para sua utilização em humanos. Serão necessários muitos anos de pesquisa para sua consagração clínica.

O que foi que aconteceu? Mutagênese com grandes deleções e rearranjos genômicos nos locais-alvo (de edição). Em células-tronco embrionárias de camundongo (progenitores hematopoiéticos) e numa linhagem celular diferenciada humana.

No sequenciamento de longa leitura e genotipagem de PCR de longo alcance, foi constatado quebras de DNA introduzidas por RNA/Cas9 (de guia único), com deleções que se estenderam por muitas quilobases. Além disso, lesões distais ao local do corte e eventos cruzados também foram identificados.

Há uma corrida em curso por uma nova versão da nuclease CRISPR-Cas9, para abolir, de forma segura, as quebras de DNA indesejadas e fora do alvo, uma limitação atual dessa tecnologia. Centrada no RNA, que permite mudanças transitórias no material genético. Na Nature, descreveram um novo tipo método de edição de genes CRISPR, capaz de alterar um único pedaço de DNA sem cortá-lo.

Luís Mir
05/03/2024

foto: Christopher Michel - National Academies

FONTE: Art of the Cell

FONTE: Art of the Cell

CRISPR

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats

(Clusters of Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, ou Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas).

Prêmio Nobel de Química 2020
Jennifer Doudna

Emmanuelle Charpentier

fOTO: WWW.HU-BERLIN.DE

CONFERÊNCIA COMEMORATIVA DO NOBEL PRIZE
www.youtube.com/watch?v=KSrSIErIxMQ
FUROR CIENTÍFICO MUNDIAL
www.youtube.com/watch?v=GMndqLvTqhA
ANTES DO NOBEL PRIZE, O JAPAN PRIZE
www.youtube.com/watch?v=cD4BiyGDtjY

Gene a Gene

Edição em Tempo Real
www.youtube.com/watch?v=gvTbIdKFJMM

ILUSTRAÇÃO

BIOLOGIA + TECNOLOGIA
FUTURO HUMANO COM A MANIPULAÇÃO DO GENOMA
www.youtube.com/watch?v=VvvsyoFtP_c

JENNIFER DOUDNA
O GRANDE AVANÇO
www.youtube.com/watch?v=HANo__Z8K6s

PODER TRANSFORMADOR DE CRISPR-CAS9
Emmanuelle Charpentier
www.youtube.com/watch?v=47pkFey3CZ0&t=419s

NATURE
ISTO É CRISPR
www.youtube.com/watch?v=4YKFw2KZA5o
www.youtube.com/watch?v=Nimj6SNPq-o

Jennifer Doudna, Jamie Metzl, William Hurlbut
www.youtube.com/watch?v=RNRZchHaKgw&t=178s

CARLOS MENCK
CANAL USP
www.youtube.com/watch?v=N1uz8AYx8h0

UC Berkeley
LABORATÓRIO CRISPR
www.youtube.com/watch?v=WV91sxtS03k

TED-Ed
www.youtube.com/watch?v=6tw_JVz_IEc

Innovative Genomics Institute
www.youtube.com/watch?v=iEA-NleJoqY

CLÍNICA MAYO
www.youtube.com/watch?v=EPTeaXMVcyY

Microbiology Society
www.youtube.com/watch?v=52jOEPzhpzc

festival mundial de ciências
SABEDORIA NA EDIÇÃO DE GENES
www.ted.com/talks/jennifer_doudna_how_crispr_lets_us_edit_our_dna?language=pt-br

NOVO MUNDO DA ENGENHARIA GENÉTICA
www.youtube.com/watch?v=RNRZchHaKgw
www.youtube.com/watch?v=cUe-cOgpDDw

DISCUSSÃO MUNDIAL
Prontos para a edição do genoma hereditário?

TONY PERRY
www.youtube.com/watch?v=0HsFA5350Rw

PRONTOS PARA A REVOLUÇÃO GENÉTICA?
Jamie Metzl
www.youtube.com/watch?v=FgGtlLjHMgM

EUGENIA FUTURISTA?
www.youtube.com/watch?v=3SZya1A5ykU

ACELERAR E/OU CORRIGIR A EVOLUÇÃO?
www.youtube.com/watch?v=_PU5bCflzEM
www.youtube.com/watch?v=C1GpBjDFnno

MCGOVERN INSTITUTE
www.youtube.com/watch?v=khwOuh1qG0g

EDIÇÃO DO GENOMA
www.youtube.com/watch?v=2pp17E4E-O8

REPROGRAMAR O DNA: EDIÇÃO GENÉTICA
www.youtube.com/watch?v=oRz2vck3giU

EDITAR NOSSAS INSTRUÇÕES GENÉTICAS
Rachel Haurwitz
www.youtube.com/watch?v=wktwXGAbP_Q

DANA CARROLL - REVISÃO DA EDIÇÃO DE GENES
www.youtube.com/watch?v=upzSmpnxNig

ENGENHARIA GENÔMICA COM CRISPR
BROAD INSTITUTE - CAMBRIDGE
LINI GAO
www.youtube.com/watch?v=khwOuh1qG0g

HACKEAR O DNA
emmanuelle charpentier, John van der Oost, drew Hessel, Niels Geijsen, Josiah Zayner e Ivan van der Meij (paciente com FSHD).
www.youtube.com/watch?v=EH4DmsNiZ3U

DEZ ANOS DE MANIPULAÇÃO DE GENES
STANFORD
www.youtube.com/watch?v=3rTUouPByNw

CAS9

BIOLOGIA SOB MEDIDA

www.youtube.com/watch?v=CQPtd-rtiUo

Biologias e Biodiversidade

SINTÉTICA
QUAL O FUTURO DA CRIAÇÃO NO PLANETA?
FESTIVAL MUNDIAL DE CIÊNCIAS
www.youtube.com/watch?v=rU_pfCtSWF4

CRAIG VENTER
É POSSÍVEL CRIAR VIDA SINTÉTICA?[1]
https://www.ted.com/talks/craig_venter_on_the_verge_of_creating_synthetic_life

PRINCÍPIOS E APLICAÇÕES
www.youtube.com/watch?v=ku9_0NIhRPc

PROGRAMAR BACTÉRIAS VIVAS
www.youtube.com/watch?v=lNttxYdGHs4

CIRCUITOS BIOLÓGICOS PROGRAMADOS COM ENGENHARIA
THIMOTHY LU
www.youtube.com/watch?v=5_z1gG-m96A

CONSTRUÇÃO BIOLÓGICA DO FUTURO
Harvard
Pamela silver
www.youtube.com/watch?v=RzQEMMXjjqo&list=PLlIcEmxDQIMqdrrDnf6BRghdiyDwVnBuS

FÁBRICA DE DNA SINTÉTICO
www.youtube.com/watch?v=DxoLoOtyllU

Construir redes de sinalização celular
Wendell Lim
www.youtube.com/watch?v=K2A3C-v41_A

PROGRAMAR O DNA
www.youtube.com/watch?v=5_z1gG-m96A

Vida em células sintéticas
www.youtube.com/watch?v=07KVJZUAs3U

COLD FUSION
ROBÔS VIVOS
www.youtube.com/watch?v=MJ8NorRU_6c

Jay Keasling
sistemas biológicos de produtos neutros em carbono
www.youtube.com/watch?v=N0iOB0a3Sho
www.youtube.com/watch?v=e7kC0knLaW8

CIÊNCIA COMPUTACIONAL
SIMBIOSE COMPUTACIONAL ENTRE BIOLOGIA E CIÊNCIA
www.youtube.com/watch?v=KDQFUmDJ3n

MÁQUINAS APRENDENDO A GENÔMICA
www.youtube.com/watch?v=uC3SfnbCXmw

COMPUTADORES ECÉREBROS
www.youtube.com/watch?v=QE7IrAxp3NI&list=RDCMUCLv60idxAQWbKd9fzJ-ngYw

CIÊNCIA COMPUTACIONAL
www.youtube.com/watch?v=HL7DEkXV_60

MOLECULAR
CAUSA E EFEITO
Sarah Teichmann
www.youtube.com/watch?v=D9UTXbZr38M

FÍSICA BIOLÓGICA
Medicina USP - Ribeirão Preto
www.youtube.com/watch?v=KPUUNu5-xkE

FÍSICA EVOLUTIVA
UFRGS TV
www.youtube.com/watch?v=ID5Hskj7hck

QUÂNTICA
Jim Al-Khalili
www.youtube.com/watch?v=_qgSz1UmcBM

DNA

RNA

CRÉDITO: NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY/STANFORD

MANUAL DE INSTRUÇÕES

GIPHY.COM

A cadeia principal do DNA é formada por fosfato e açúcar, dispostos alternadamente. O açúcar é 2-desoxirribose, uma pentose (açúcar com cinco carbonos). Os açúcares são unidos por grupos fosfato que formam ligações fosfodiester entre o terceiro e quinto átomos de carbono dos anéis de açúcar adjacentes. Estas ligações assimétricas significam que a cadeia de DNA tem uma direção.

Na dupla hélice, a direção dos nucleotídeos de uma cadeia é oposta à direção dos nucleotídeos da outra cadeia. O formato das cadeias do DNA é designado antiparalelo. As terminações assimétricas das cadeias de DNA são denominadas terminais 5 (cinco linha) e 3 (três linha). Uma das diferenças principais entre o DNA e o RNA encontra-se no açúcar, com a substituição da 2-desoxirribose no DNA pela ribose no RNA.

A dupla hélice do DNA é estabilizada por pontes de hidrogênio entre as bases presas às duas cadeias. As quatro bases encontradas dele são a adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T).

Estas quatro bases ligam-se ao açúcar/fosfato para formar o nucleotídeo completo. Classificadas em dois tipos: a adenina e guanina são compostos heterocíclicos chamados purinas, enquanto que a citosina e timina são pirimidinas.

Uma quinta base (uma pirimidina) chamada uracila (U) aparece no RNA e substitui a timina. A uracila difere da timina pela falta de um grupo de metila no seu anel. A uracila normalmente não está presente no DNA, só ocorre como um produto da decomposição da citosina.

Exceções para esta regra são os vírus AR9, 3NT, I10, bem como o PBS1 (muito utilizado em pesquisas), que contém uracila no seu DNA, em vez de timina.

ESPECIAL

DNA NO MICROSCÓPIO ELETRÔNICO

COM OS DENTES FORMADOS PELA ESPIRAL DE DNA.

dupla hélice

Mostrada pela primeira vez, em 2012, numa imagem de microscópio eletrônico. Por pesquisadores de Nanoestruturas e Nanoquímica do Instituto Italiano de Tecnologia, em colaboração com a Universidade de Magna Grécia.

Foto: Enzo di Fabrizio et al/Nanoletters