Biologia Sintética

A biologia sintética foi desenvolvida desde o início dos anos 2000, graças a ela os pesquisadores conseguem reescrever o DNA dos organismos vivos, modificar vias metabólicas e até mesmo a possibilidade de transformar microrganismos naturais em organismos micro sintéticos. Desta forma, podem ser adicionados ao DNA de organismos “chave” que reagem, por exemplo, a um fator químico ou a uma determinada temperatura para ativar ou desativar um processo biológico.

Também é possível desenvolver novos processos biológicos, tornando microrganismos capazes de transformar matéria orgânica (biomassa) em produtos químicos, combustíveis e novos materiais. Também torna as plantas capazes de fixar o nitrogênio atmosférico. Com base nesses dados, pesquisadores do mundo todo identificaram os genes e realizaram mais estudos, que revelam a função de cada um, a estrutura da proteína formada e seu comportamento nas células de um organismo. Pontos de Biologia Sintética A biologia sintética deixou de ser teórica em 2000, quando investigadores publicaram o primeiro estudo mostrando o desenvolvimento de uma bactéria (Escherichia coli) em que a expressão de um gene (a produção de uma proteína) era controlada por um “interruptor sintético”. Ou seja, uma sequência de DNA que, dependendo da temperatura externa, ativa ou desativa o gene.

Atualmente, além de desenhar fragmentos de DNA, os pesquisadores já escrevem um genoma completo em um computador, sintetizam-no artificialmente e depois transferem esses trechos para um organismo, onde substituirão o DNA original do organismo.A primeira bactéria a substituir seu genoma por DNA sintético foi Mycoplasma mycoides em 2010. O novo microrganismo ficou conhecido como Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0. Além da sobrevivência, em ambiente controlado também foi capaz de se multiplicar (reproduzir). Isto mostra que o DNA sintético é eficaz na produção de todas as moléculas necessárias à vida. Posteriormente, os cientistas poderão trabalhar no desenvolvimento de reguladores genéticos (genes que têm a função de desempenhar o papel de “switches”) e otimizar vias metabólicas, assim teremos células projetadas para atender às necessidades específicas das pessoas e das pessoas o meio ambiente.

E não vamos parar por aí: graças à biologia sintética, será sempre possível conceber e produzir novas proteínas e vias metabólicas que a natureza ainda não desenvolveu. Tudo isso com um controle muito preciso. No entanto, microrganismos sintéticos ainda estão sendo desenvolvidos principalmente para elucidar como funciona o código genético e a importância de cada molécula. Foi o que fizeram os investigadores de Cambridge em 2019, quando desenvolveram uma bactéria (Escherichia coli) com um número menor de códons.

O resultado foi a E. coli Syn61, viva e com genoma 100% sintético, do mesmo tamanho das bactérias naturais (4 milhões de letras), mas sem os códons TCG, TCA e TAG. O nome Syn61 (síntese 61) refere-se ao número de códons que as bactérias sintéticas possuem. Syn61 cresce um pouco mais lentamente que sua “irmã não sintética” e tem uma aparência mais alongada (em forma de bastão). Um códon é um triplo formado pela combinação de três bases nitrogenadas (Adenina, Timina Citosina e Guanina) mais conhecidas pelos nomes A, T, C e G. Essas quatro letras constituem o genoma de todos os organismos vivos. Cada códon pode ser representado como uma palavra do DNA (que determina a adição de um aminoácido) que forma sentenças (genes). Cada gene é o manual de instruções para a produção de uma proteína específica. As proteínas, por outro lado, são cadeias de aminoácidos. Códons são trigêmeos de letras que sinalizam a adição de um aminoácido. As letras CCT, CCC, CCA e CCG correspondem, por exemplo, ao aminoácido prolina. Dessa forma, é possível fazer 64 combinações diferentes, ou seja, são 64 códons diferentes. Porém, nosso genoma possui apenas cerca de vinte palavras (aminoácidos), o que significa que alguns códons repetem a mesma palavra, como é o caso da prolina. Um gene nada mais é do que uma série de códons.

Biologia Tradicional

Você já se perguntou como os antibióticos matam as bactérias, como quando você tem uma infecção sinusal? Diferentes antibióticos funcionam de maneiras diferentes, mas alguns atacam um processo muito básico nas células bacterianas: eliminam a capacidade de produzir novas proteínas. Para usar um certo vocabulário de biologia molecular, estes antibióticos bloqueiam a tradução. Durante o processo de tradução, a célula lê informações de uma molécula chamada RNA mensageiro (mRNA) e usa essas informações para construir uma proteína. A tradução acontece constantemente em uma célula bacteriana normal, como acontece na maioria das células do seu corpo, e é essencial para manter você (e suas bactérias "visitantes") vivos. Quando você toma certos antibióticos (por exemplo, eritromicina), a molécula do antibiótico se liga a moléculas essenciais para tradução na célula bacteriana e essencialmente as paralisa. Sem uma maneira de produzir proteínas, as bactérias param de funcionar e eventualmente morrem. É por isso que as infecções são curadas quando tratadas com antibióticos. O código genético Num mRNA, as instruções para produzir um polipeptídeo vêm em grupos de três nucleotídeos chamados códons. Aqui estão algumas características principais dos códons que devemos ter em mente à medida que avançamos: Eles existem \[61\] diferentes códons para aminoácidos Três códons de "parada" marcam o polipeptídeo como completo Um códon AUG é um sinal de "início" para iniciar a tradução (também especifica o aminoácido metionina) Essas relações entre códons de mRNA e aminoácidos são conhecidas como código genético. Os tRNAs se ligam ao mRNA em uma estrutura de RNA e proteína chamada ribossomo. À medida que os tRNAs preenchem os compartimentos do ribossomo e se ligam aos códons, seus aminoácidos são adicionados à
crescente cadeia polipeptídica em uma reação química. O produto final é um polipeptídeo cuja sequência de aminoácidos reflete a sequência de códons do mRNA. Um livro ou filme tem três partes básicas: começo, meio e fim. A tradução tem praticamente as mesmas três
partes, mas com nomes mais elegantes: início, extensão e fim. Iniciação (“iniciação”): Neste ponto, o ribossomo une o primeiro mRNA e o tRNA para que a tradução possa começar. Alongamento ("meio"): Nesta etapa, os aminoácidos são trazidos ao ribossomo pelo tRNA e
ligados entre si para formar uma cadeia. Terminação (“fim”): Na etapa final, o polipeptídeo final é liberado para que possa desempenhar sua função na célula.