• A história sobre seleção de características específicas em organismos vivos • Uso da tecnologia do DNA recombinate
• Uso dessa tecnologia para produção de produtos transgênicos • Produção de Animais transgênicos e seu uso
• Produção de Plantas transgênicas e seu uso • Regulação e Biossegurança
O que são organismos transgênicos?
Apresentam moléculas de DNA recombinante exógenas introduzidas em seu genoma por intervenção humana.
Todo transgênico é um organismo geneticamente modificado (OGM), mas nem todo OGM é um transgênico
Qual a vantagem de modificar e/ou selecionar
características genéticas?
Qual a vantagem de modificar e/ou selecionar
características genéticas?
Tecnologia do DNA recombinante
permitiu que essa seleção fosse “aprimorada”
Final da década de 70
Antes: Escolhe-se as característica vantajosas e por cruzamentos faz essa seleção
Agora: Escolhe-se as característica que se quer selecionar e adiciona a espécie de interesse
O que é o DNA recombinate?
Moléculas de DNA produzidas pela união de dois ou mais fragmentos de DNA são chamadas de moléculas de DNA recombinantes
Engenharia genética e a tecnologia do DNA recombinante
1. Clivagem de DNA em sítios específicos por meio de nucleases de restrição; 2. Ligação de DNA: construção de moléculas;
3. Clonagem de DNA e uso de vetores para clonagem; 4. “Polimerase chain reaction” – PCR
Engenharia genética e a tecnologia do DNA recombinante
1. Clivagem de DNA em sítios específicos por meio de nucleases de restrição; 2. Ligação de DNA: construção de moléculas ;
3. Clonagem de DNA e uso de vetores para clonagem; 4. “Polimerase chain reaction” – PCR
Clivagem de DNA em sítios específicos por meio de nucleases de restrição;
• Enzimas produzidas por bactérias (“sistema de defesa”);
• Reconhecem sequencias específicas de DNA dupla fita e fazem a clivagem;
1. Clivagem de DNA em sítios específicos por meio de nucleases de restrição; 2. Ligação de DNA: construção de moléculas;
1. Clivagem de DNA em sítios específicos por meio de nucleases de restrição; 2. Ligação de DNA: construção de moléculas;
3. Clonagem de DNA e uso de vetores para clonagem;
Principais Vetores Utilizados em Clonagem
• Plasmídeo – bactéria – 5-10kb
• Bacteriófago I – bactéria – até 20 kb
• Cosmídeos – bactéria – até 50 kb
• Cromossomos artificiais (YAC) – levedura – 100 a 1000kb
Diferentes tipos, dependendo da utilização e/ou tamanho do inserto
Expressão de proteínas: que podem ser heterólogas e/ou
recombinantes
Proteínas sintetizadas por um organismo, mas originais de outro
• Produção de proteínas recombinantes
• Bio-reatores
Proteínas humanas produzidas
por Engenharia genética
(em E. coli ou leveduras)
• insulina para diabéticos
• fator VIII para hemofilia A
• fator IX para hemofilia B
• hormônio de crescimento (GH)
• eritropoietina (EPO) para anemia os três tipos de interferon
• varias interleucinas
• fator estimulador de colônia de granulócito
e macrófago (GM-CSF) para uso após transplante de medula
• ativador de plasminogênio em tecidos (TPA) para dissolver coágulos sanguíneos
• adenosina transaminase (ADA) para tratar algumas formas de imunodeficiência
combinada grave (SCID)
• angiostatina e endostatina em teste para o tratamento do câncer
Em 1975 com uso de retrovírus transmissor da leucemia em embriões de camundongos
https://www.researchgate.net/figure/The-retrovirus-life-cycleThe-life-cycle-of-retroviruses-including-lentiviruses-is-shown_fig1_235768520
Microinjeção pronuclear
Recombinação homóloga
Inserção randômica do DNA em quebras cromossomais do
Engenharia genética e a tecnologia do DNA recombinante
1. Clivagem de DNA em sítios específicos por meio de nucleases de restrição; 2. Ligação de DNA: construção de moléculas ;
3. Clonagem de DNA e uso de vetores para clonagem; 4. “Polimerase chain reaction” – PCR
CRISPR/Cas9
Genscript “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”
CRISPR/Cas9
Genscript “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”
Um sistema “simples” e eficiente que permite identificação e edição de alvos genômicos
Uso dos animais transgênicos
• Pesquisa: ferramenta para geração de conhecimento de
biologia, principalmente modelo para estudo de doenças
humanas
• Benefícios biotecnológicos:
✓ Pecuária
✓ Medicina
✓ Indústria
Pecuária e animais transgênicos
• Vacas que produzam mais leite, leite com menos lactose ou colesterol
• Animais para consumo de sua carne que cresçam mais ou mais rápido*
• Ovelhas que produzam mais lã
• Animais resistentes a doenças (gripe suína, febre aftosa, gripe aviária*)
Medicina e animais transgênicos
• Xenotransplante: transplante de órgãos animais para seres
humanos
• Produção de fármacos
insulina, hormônio do crescimento e fator de coagulação
poderiam ser obtidos do leite de vacas, cabras ou ovelhas
transgênicas
Indústria e animais transgênicos
• Criação de “bio-reatores”
• Animais de grade porte produzindo uma proteína de interesse
comercial
Ex: proteínas de teia de aranha produzida no leite de cabra,
material que poderia ser utilizado na produção de fio de
Implicações éticas
Classificação dos OGMs quanto ao nível de Biossegurança
Nível 1: “aqueles que, após as manipulações genéticas sofridas, não tiverem alteradas suas características de transmissibilidade de doenças para outras espécies vegetais ou animais, incluindo seres humanos, ou que não apresentarem vantagens seletivas quando liberados no meio ambiente (...)”
Nível 2: “aqueles que, após manipulação genética, passem a expressar substâncias sabidamente tóxicas para animais, incluindo o homem, ou vegetais e que, para tais toxinas, existam formas efetivas de prevenção ou tratamento (...)”
Nível 3: “aqueles que após a manipulação genética, contenham mais de 75% do genoma de vírus manipulados em Nível de Biossegurança 2 ou 3 . Também são considerados (...) os AnGM mais aptos à sobrevivência no meio ambiente que os equivalentes não geneticamente modificados.
Nível 4: “aqueles que, após manipulação genética, contenham mais de 75% do genoma de vírus manipulados em Nível de Biossegurança 4 . São também considerados (...) aqueles que a expressar substâncias sabidamente tóxicas para animais, incluindo seres humano, ou vegetais e que, para tais toxinas, não existam formas efetivas de prevenção ou tratamento.
• Também tem impacto no estudo de plantas e em seu uso na biotecnologia
• Grande importância para agricultura (várias implicações)
Certas características fazem elas especialmente mais fáceis para o
uso da tecnologia do DNA recombinante
Adição do gene de interesse
http://www.esalq.usp.br/departamentos/lgn/lgn0313/clsj/Uso%20de%20Plantas%20Transg%EAnicas%20no%20Melhoramento %20de%20Plantas_09_11_11.pdf
Aplicações das plantas transgênicas
• Na agricultura para melhoria da produção de alimentos:
✓ Resistência a fungos, vírus, bactérias, insetos ou herbicidas ✓ Melhora da qualidade dos alimentos (nutricional)
✓ Controle da maturação, alimentos que resistam por mais tempo (redução do custo de produção)
• A pesquisa básica
instrumento para a análise da função e da regulação da expressão gênica
• Plantas transgênicas como fabricas químicas
gerar produtos com aplicações alimentares ou na indústria farmacêutica
http://www.esalq.usp.br/departamentos/lgn/lgn0313/clsj/Uso%20de%20Plantas%20Transg%EAnicas%20 no%20Melhoramento%20de%20Plantas_09_11_11.pdf
Bibliografia
• Alberts et al. Biologia Molecular da Célula. • Pollard and Earnshaw. Biologia Celular.
• Lygia da Veiga Pereira. Animais transgênicos – Nova fronteira do saber. Cienc. Cult. v.60 n.2 São Paulo 2008.
• Ministério da Ciência e Tecnologia. Cadernos de Biossegurança Legislação. 2002
Site interessante • http://designinteligente.blogspot.com/2009/03/animacoes-de-biologia-celular-e.html • http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0009-67252008000200017 • https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-59702000000300015&lang=en
• Knockout
• Transgênico
Não tem o gene de interesse
Expressa gene de outro organismo ou modificado
▪ Condicionais ou não
https://www.loom.com/share/08b1f212d72848f5a60efe3680f53431?from_recor der=1
Parte II
https://www.loom.com/share/a8e0639304ad461ea16453ce0b8a0b9f?from_re corder=1
