ADN e Biologia Molecular
• c. 1940, 3 problemas por resolver na genética:
- Relação entre genética e evolução (1930-1950) - síntese evolucionista (já estudado)
- relação entre genética e biologia do desenvolvimento (embriologia), todo o século XX
- composição química do gene
• C. 1951 as experiências pareciam apontar para que o ADN fosse a substância genética
• 3 grupos investigam a estrutura material do gene :
- Rosalind Franklin (Maurice Wilkins), King’s College, Cambridge
- Linus Pauling, Califórnia
- James Watson e Francis Crick, Cavendish Laboratory, Cambridge
ADN e Biologia Molecular
• Pauling, após a demonstração da estrutura em hélice das proteínas , interessa-se pela estrutura do ADN
• Watson e Crick estavam convencidos de que o ADN tem um estrutura
helicoidal
• Franklin nos seus cadernos de
laboratório parece rejeitar esta ideia, inicialmente
• Watson e Crick conseguem
astuciosamente que Wilkins lhes dê a ver as últimas fotografias de difracção de Raios X de Franklin
• Diferentes visões sobre a natureza social da ciência estão na origem da controvérsia sobe o mérito da
descoberta da estrutura do ADN:
-Para Watson (1968), a ciência é uma corrida na qual os prémios vão para os vencedores e a astúcia é, para ele, jogo limpo
- Para Franklin os resultados
obtidos, as fotografias de difracção de RX, são os seus resultados e para seu uso
- Wilkins, resultados científicos valiosos são fruto de ‘uma
grande comunhão de espírito de cooperação.’ As fotografias obtidas no seu laboratório são para partilhar, mas…
Francis and Jim asked me whether I would mind if they started building models again. I found this question horrible. I did not like treating science as a race, and I especially did not like the idea of them racing against me. I was strongly attached to the idea of a
scientific community. (Wilkins)
• Watson e Crick constroem modelos com dados do laboratório do King’s College
-Sabiam que o ADN continha bases nucleotídicas: guanina (G), citosina (C), adenina (A), timina (T)
- Cortaram cartões para
representar as bases e arranjaram- nas
- Emparelharam GC; AT
(Chargaff tinha já confirmado a relação 1:1 de GC e AT no ADN)
•
Crick e Watson concluíram uma estrutura para o ADN em dupla hélice, com pares de bases no interior.
•
Resultado publicado na Nature, em Abril de 1953.
•
Jornalistas, entre os quais Ritchie Calder, fizeram a divulgação nos
jornais, trazendo enorme publicidade
•
A elucidação da estrutura do ADN é actualmente vista como uma das maiores descobertas do século XX
•
Apesar da cobertura jornalística, há três factores que explicam a
perenidade do brilho desta
descoberta:
1- A relação entre o ADN com a substância química dos genes e as células levou
tempo a compreender
2- A promessa da biotecnologia ,a partir dos anos de 1970, fez brilhar
retrospectivamente a descoberta de Watson e Crick
3- A linguagem da Guerra Fria cria um discurso poderoso, ‘o discurso da
informação,’ passando a vida a ser descrita nestes termos
• Um dos leitores mais entusiastas de Watson e Crik é o físico George Gamow
• Gamow via a determinação do modo como os nucleótidos relativos aos vinte aminoácidos que, em diferentes
combinações, compõem as proteínas como um problema criptoanalítico :
A this time I was consultant in the Navy and I knew some people in this top secret business in the Navy basement who were deciphering and broke the Japanese code and so on. So I talked to the admiral, the head of the Bureau of
Ordnance…So I told them the problem, gave them the protein things [20 aminoácidos], and they put it in a machine and after two weeks they
informed me there is no solution. Ha! (Gamow)
Um problema criptoanalítico
Um problema criptoanalítico
• Gamow propõe que tripletos de nucleótidos, tais como AGC ou TGA eram suficientemente numerosos (4x4x4=64)
• Escreve artigos controversos entre os biólogos porque
– apresentava o problema da especificidade ADN-proteína em termos de ‘transferência de informação, ‘criptoanálise e linguística’, ‘codificação’, ou
‘armazenamento, transferência e replicação de informação’
– Usa o MANIAC, computador, em Los Alamos, isto é, recursos da Guerra Fria ao serviço da segurança do Estado, mas falha.
A genética é reescrita em termos de informação
1958 Crick
‘hipótese da sequência’ :
The specificity of a piece of nucleic acid is expressed solely by the sequences of its bases, and that this sequence is a code for the amino acid sequence of a particular protein.
Genética em termos de informação
• ‘dogma central’
Once ‘information’ has passed into protein it cannot get out again. In more detail, the transfer of information from nucleic to nucleic acid, or form nucleic acid to protein may be possible, but transfer from protein to protein, or from protein to nucleic acid is impossible. Information means here the precise determination of sequence, either of bases in the nucleic acid or of the amino acid residues in the protein.
• 1960 Heinz Frenkel-Conrat e outros bioquímicos
reconstituição do ARN do vírus do mosaico do tabaco
‘a pedra roseta para a linguagem da vida’
c. 1950 Frederick Sanger
sequenciação de resíduos de aminoácidos da insulina
especificidade da sequência de aminoácidos nas proteínas
técnicas químicas, enzimas, cromatografia, marcadores radioactivos
Informação, cibernética, comando e controlo
• Instituto Pasteur, laboratórios de biologia molecular:
1- François Jacob, laboratório de microbiologia com o departamento de André Lwoff de
fisiologia das bactérias
2- Jacques Monod, laboratório de bioquímica celular
Monod e Jacob
controlo genético da síntese de proteínas em termos cibernéticos
‘ARN mensageiro’ transporta informação do ácido nucleico para a proteína
Jacob, Monod e Arthur Pardee (artigo conhecido por PaJaMa) no Journal of Molecular Biology (estudos com E. coli)
- Deve haver um mensageiro
químico do gene para o citoplasma - uma molécula ‘repressora’
bloqueia a síntese de um enzima consumidor de lactose
Vimos que este circuito é constituído por dois genes: transmissor e receptor de sinal
citoplasmático, o repressor. Na ausência de indutor, este circuito bloqueava a síntese de galactosidase. Cada mutação inactivando um dos genes tinha, assim, de resultar numa síntese constitutiva, tal como um transmissor no solo envia sinal a um bombardeiro. Se o transmissor ou o receptor avaria, o avião lança as bombas. (Jacob)
• Competição entre os cientistas do
Instituto Pasteur, Sydney Brenner, Crick e outros para identificar o mensageiro
• Com os recursos financeiros dos National Health Institutes (EUA) e os muitos e talentosos bioquímicos dos seus laboratórios é sintetizada uma proteína a partir de uma sequência conhecida de nucleótidos
• 1961-1967- período de conclusão da decifração do código genético
• Decifração do código genético possível graças às redes internacionais com
centros na Califórnia, Cambridge e Paris
• Novos métodos de manipular o ADN
• 1970 Har Gobind Khorama
primeira síntese química de um gene
• A nova linguagem da biologia molecular para exprimir a especificidade biológica como informação, convidava a
imaginação das indústrias de
biotecnologia, do final do século XX
