Histórico da Biologia Molecular
Curso de Biomedicina
UFPI - CMRV
Biologia Molecular
É o estudo da biologia em nível molecular
Sobrepõe-se a outras áreas da Biologia, particularmente a
Genética e a Bioquímica
A Biologia Molecular preocupa-se com a compreensão das
interações entre os vários sistemas da célula, incluindo as
inter-relações entre as sínteses de DNA, RNA e proteínas e
de como estas interações são reguladas
O dogma central da Biologia Molecular
DNA
RNA
PROTEÍNA
transcrição
tradução
duplicação
núcleo
citoplasma
Robert Hooke (Inglês)
1665 - primeiras observações de células ao microscópio
Tudo começou…
Robert Brown (botânico e fisico escocês) 1831 - Descobrimento do núcleo das células (1635 – 1703)
EXPERIMENTS IN PLANT HYBRIDIZATION (1865)
meetings of the Brünn Natural History Society
(1822-1884)
Ele propôs que a existência de características tais como as cores das flores é devido a ocorrência de um par de unidades elementares de hereditariedade (fatores)
Ele viveu o resto da vida em relativa obscuridade, morrendo em 6 de janeiro de 1884 Em 1900, pesquisas independentes realizadas por outros pesquisadores confirmaram os resultados de Mendel (Hugo de Vries, Carl Correns e Eric von Tschermak-Seysenegg)
Os experimentos com as ervilhas iniciaram-se em 1856 nos jardins do monastério onde ele vivia.
(1844 - 1895)
Descobriu um composto de natureza ácida que era desconhecido até o momento Esse composto era rico em fósforo e nitrogênio, era desprovido de enxofre
e resistente à ação da pepsina (enzima proteolítica)
Esse composto, que aparentemente era constituído de moléculas grandes: nucleína Essa substância foi isolada: da gema do ovo de galinha e de espermatozóides de salmão Posteriormente: DNA (1944 – Avery, McLeod e McCarty)
A descoberta do DNA em 1869....
Bioquímico alemão
Johann Friedrich Miescher
Queria determinar os componentes químicos do núcleo celular e usava os glóbulos brancos contidos no pus para suas pesquisas
Em 1882 Walter Flemming descobre
os cromossomos...
1º a observar os cromossomos
estudando células de larvas de salamandra
Illustrações de células com cromossomos em mitose, publicado no livro Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung, 1882
Em 1902, Walter Sutton (biologista americano), defende que os fatores hereditários de Mendel estão localizados nos cromossomos
Wilhelm Ludvig Johannsen
1909
Introduz os termos:
•Gene (do grego: “dar origem a”) – unidade mendeliana
•Fenótipo (características de um indivíduo) •Genótipo (conj. dos genes de um indivíduo)
(1857 - 1927)
Botânico dinamarquês
denominou os “fatores” de genes alelo : forma diferente do gene (do grego, “de outro tipo”)
Thomas Hunt Morgan
(1866 –1945) Geneticista e embriologista americano
Redescobriu a herança mendeliana em 1915 mutações em Drosophila melanogaster
Mostrou que os genes estavam nos cromossomos (teoria de Walter Sutton,1902) e que estes eram a base mecânica da hereditariedade (análise de ligação e recombinação)
Prêmio Nobel em Fisiologia e Medicina em 1933
Hermann Joseph Muller
Geneticista americano
(1890 – 1967)
Em 1927 mostra que a incidência de raios-X nos cromossomos (em Drosophila) pode induzir
mutações genéticas
• Estudou o mecanismo do efeito da mutação e as mudanças estruturais dos cromossomos
• O papel de cada mudança
• A ocorrência natural e seu envolvimento com a evolução
William Thomas Astbury
(1898 -1961)
Físico e biologista molecular britânico
Fez experimentos pioneiros com difração de raios-X em moléculas biológicas: queratina, colágeno, miosina, epidermina e fibrina
Seu trabalho com a queratina formou as bases para a descoberta da α-hélice por Linus Pauling
Em 1938 estudou a estrutura do DNA e fez as primeiras elucidações de sua estrutura
Erwin Schrodinger (1944) _ “What is life ?”
físico austríaco
Sugere que as informações genéticas estão armazenadas em uma
estrutura molecular estável (um cristal aperiódico), no qual a informação poderia ficar armazenada como em um trecho escrito em código
“O gene poderia ser um tipo de cristal aperiódico exercendo um papel num roteiro hereditário codificado”
1941 – Beadle e Tatum: formulada a hipótese um gene-uma enzima (fungo Neurospora)
Assim, em 1941 o cenário estava preparado para o começo do período molecular da genética...
Os conceitos da bioquímica e da genética haviam sido firmemente unificados, e o mundo científico estava pronto para entrar na compreensão da natureza física dos genes e proteínas, e como o material genético (agente químico) e a informação neles contida é passada de geração em geração...
Linus Pauling
1901 – 1994
Químico quântico e bioquímico americano
Em 1954 recebeu o prêmio Nobel de Química
Em 1962 prêmio Nobel da Paz – contra testes nucleares
Um dos fundadores da biologia molecular, pois determinou a estrutura de inúmeras proteínas e esteve próximo de descobrir a dupla hélice do DNA
Popularizou o uso da vitamina C e outros nutrientes Fundador da medicina ortomolecular
Rosalind Franklin
Electromicrografia of Tobacco Mosaic Virus
(1920 –1958)
Química e cristalógrafa britânica
Sua maior contribuição foi com imagens de difração de raio-X do DNA que foram as bases para a hipótese da dupla hélice do DNA em 1953
Estrutura do DNA, carvão, vírus e grafite
Em 1962 ganhou o prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina juntamente com Francis Crick, e Maurice Wilkins
James Dewey Watson
1928
Biologista molecular americano
Co-descobridor da estrutura do DNA publicado em 25 de abril de 1953 na Nature
1988-1992 encabeçou o projeto genoma humano 1968 A dupla hélice
Francis Harry Compton Crick
(1916 –2004)
Biologista molecular, físico e neurocientista inglês
Co-descobridor da estrutura do DNA publicado em 25 de abril de 1953 na Nature
Pensou nas características chaves para a síntese de proteínas: mRNA, tRNA e o complexo de RNA-ptn (ribossomo)
Sidney Brenner e Spiegelman
(1927- )
Biologista sul africano
Em 1961 descobre o mRNA
Trabalha com Crick na elucidação do código genético Usa como modelo o Caenorhabditis elegans para estudo em desenvolvimento animal
Prêmio Nobel em 2002 em Fisiologia e Medicina
1960 – Artur Kornberg (norte-americano): identifica a DNA polimerase
1960 – Jacob e Monod: modelo de operon para a regulação gênica
Marshall Warren Nirenberg
(1927- )
Bioquímico e geneticista americano
1961 - 1o a decifrar o codon do código genético
com experimentos com E. coli UUU - fenilalina AAA - Lisina CCC - prolina GGG - nada
1970 – Nathans e Smith: endonucleases de restrição
1973 – Boyer, Cohen e Paul Berg – DNA recombinante
Frederick Sanger
(1918- )
Bioquímico inglês
2 Prêmios Nobel em Química (1958 e 1980)
1955 determinou a seq. completa de aminoácidos da insulina 1977 desenvolveu método de terminação de cadeia de DNA (método de terminação dideoxy ou método sanger)
Método de sequenciamento de DNA
1975 - Edwin Southern – Southern blot (northern, western blot)
David Botstein
Biologista americano
(1942- )
1980 desenvolve a técnica de
enzimas de restrição
Richard Palmiter
1981 - primeiro animal
transgênico
Estuda funções dos neurotransmissores em camundongos para entender como e onde essas moléculas agem no cérebro regulando diversas condições
Alec John Jeffreys
Geneticista Inglês
(1950- )
Desenvolveu a técnica de fingerprinting DNA (impressão digital do DNA)
Usa variações no código genético para identificar indivíduos Usado para a resolução de crimes
Kary Mullis
norte-americano
(1944- )
1993 - Prêmio Nobel de Química
1985 - Desenvolveu a técnica de
PCR
Permite a obtenção rápida de bilhões de cópias de um segmento específico de DNAEnquanto isso, a Biologia Molecular em si estava
tornando-se “genômica”
Metade da década de 80 : início do sequenciamento do genoma humano pelo Departamento de Energia dos EUA, com o objetivo de determinar o impacto das bombas de Hirsohima e Nagasaki no genoma humano
Projeto Genoma Humano (1992)
~160 genomas sequenciados
1990 – Blease e Anderson: terapia genética utilizada pela primeira vez com sucesso (ADA)
1994 tomate transgênico é liberado nos EUA para comercialização
1995 obtida sequencia completa de DNA da bactéria Haemophilus influenzae 1996 nasce o primeiro mamífero clonado
ovelha Dolly, empalhada no Royal Museum of Scotland, em Edinburgo
2001 – Vitória, o primeiro mamífero clonado no Brasil (Embrapa)
Bezerra, da raça leiteira, nasceu de células embrionárias
Com isso, o Brasil se tornou o primeiro país fora do grupo dos países ricos a produzir um mamífero clonado (www.comciencia.br)
John E. Sulston
britânico
(1942- )
Mostrou que era possível sequênciar em larga escala
com o sequenciamento do Caenorhabditis elegans (1998)
Participou do projeto genoma humano
James A. Thomson
Biologista celular americano
Pioneiro no isolamento e cultura de células tronco de primatas e células embrionárias humanas
1998 cultura de células tronco a partir de embriões humanos quando transplantadas para camundongos, essas células eram capazes de se diferenciar nos tecidos mais variados
… 2001 publicada a sequência do genoma humano e não parou mais…
