cido desoxirribonucleicoOrigem: Wikipdia, a enciclopdia livre.Nota:DNA redireciona para este artigo. Para outros significados, vejaDNA (desambiguao).

Estrutura de um ADN.A Wikipdia possui oPortal de Gentica

Ocido desoxirribonucleico(ADN, em portugus:cidodesoxirribonucleico; ouDNA, em ingls:deoxyribonucleicacid) umcompostoorgnicocujasmolculascontm as instruesgenticasque coordenam o desenvolvimento e funcionamento de todos os seresvivose algunsvrus, e que transmitem as caractersticashereditriasde cada ser vivo. O seu principal papel armazenar as informaes necessrias para a construo dasprotenaseARNs. Os segmentos de ADN que contm ainformao genticaso denominadosgenes. O restante da sequncia de ADN tem importncia estrutural ou est envolvido na regulao do uso da informao gentica.A estrutura da molcula de ADN foi descoberta conjuntamente pelonorte-americanoJames Watsone pelobritnicoFrancis Crickem 7 de Maro de 1953, o que lhes valeu oPrmio Nobel de Fisiologia ou Medicinaem 1962, juntamente comMaurice Wilkins.Do ponto de vista qumico, o ADN um longopolmerode unidades simples (monmeros) denucleotdeos, cuja cadeia principal formada por molculas deacaresefosfatointercalados unidos porligaes fosfodister. Ligada molcula de acar est uma de quatrobases nitrogenadas. A sequncia de bases ao longo da molcula de ADN constitui a informao gentica. A leitura destas sequncias feita atravs docdigo gentico, que especifica a sequncia linear dosaminocidosdas protenas. A traduo feita por umRNA mensageiroque copia parte da cadeia de ADN por um processo chamadotranscrioe posteriormente a informao contida neste "traduzida" em protenas pelatraduo. Embora a maioria do ARN produzido seja usado na sntese de protenas, algum ARN tem funo estrutural, como por exemplo oARN ribossmico, que faz parte da constituio dosribossomos.Dentro daclula, o ADN pode ser observado numa estrutura chamadacromossomadurante ametfase. O conjunto de cromossomas de uma clula forma ocaritipo. Antes dadiviso celularos cromossomas so duplicados atravs de um processo chamadoreplicao.Eucariontescomoanimais,plantas,fungoseprotozoriostm o seu ADN dentro doncleoenquanto queprocariontescomo asbactriaso tm disperso nocitoplasma. Dentro dos cromossomas, protenas dacromatinacomo ashistonascompactam e organizam o ADN. Estas estruturas compactas guiam as interaces entre o ADN e outras protenas, ajudando a controlar que partes do ADN so transcritas.ndice[esconder] 1Propriedades fsicas e qumicas 1.1Emparelhamento de bases 1.2Sulcos 1.3Senso e antissenso 1.4Superenrolamento 1.5Estrutura alternativa da dupla hlice 1.6Estruturas em quadrplex 2Modificaes qumicas 2.1Modificaes de bases 2.2Danos ao ADN 3Funes biolgicas 3.1Genes e genomas 3.2Transcrio e traduo 3.3Replicao 4Interaces com protenas 4.1Protenas que se ligam ao ADN (DNA-binding) 4.2Enzimas que modificam o ADN 4.2.1Nucleases e ligases 4.2.2Topoisomerases e helicases 4.2.3Polimerases 5Recombinao gentica 6Evoluo do metabolismo de ADN 7Histria 7.1Descoberta 7.2Elucidao da composio qumica 7.3Descoberta da transformao 7.4Experimento de Hershey-Chase 8Aplicaes 8.1Engenharia gentica 8.2Medicina Forense 8.3Bioinformtica 8.4Nanotecnologia de ADN 8.5Histria e antropologia 9Ver tambm 10Referncias 11Bibliografia 12Ligaes externasPropriedades fsicas e qumicas[editar|editar cdigo-fonte]

Estrutura qumica do ADN.O ADN um longopolmeroformado por unidades repetidas chamadasnucleotdeos.12A cadeia de ADN tem 2,2 a 2,4nanmetrosde largura, e um nucleotdeo possui aproximadamente 0,33 nanmetros de comprimento.3Embora os monmeros (nucleotdeos) que constituem o ADN sejam muito pequenos, os polmeros de ADN podem ser molculas enormes, com milhes de nucleotdeos. Por exemplo, o maiorcromossomohumano (cromossomo 1), possui 220 milhes depares de basesde comprimento.4Uma molcula de ADN do ser humano possui aproximadamente dois metros de comprimento, encapsulada em um ncleo celular de 6 m, o equivalente a acomodar uma linha de 40 km de comprimento em uma bola de tnis.1Em organismos vivos, o ADN no existe como uma molcula nica (cadeia simples), mas sim como um par de molculas firmemente associadas.56As duas longas cadeias de ADN enrolam-se como uma trepadeira formando umadupla hlice. Os nucleotdeos esto presentes em ambas as cadeias da dupla hlice, unidos com nucletidos da mesma cadeia por ligaes fosfodister e cadeia complementar atravs de pontes de hidrognio formadas pelas suas bases. Em geral, uma base ligada a um acar chamadanucleosdeoe uma base ligada a um acar e um ou mais fosfatos chamada nucleotdeo. Portanto, o ADN pode ser referido como umpolinucleotdeo.7

Uma cadeia de ADN.A cadeia principal do ADN formada porfosfatoe resduos deacar, dispostos alternadamente. O acar no ADN 2-desoxirribose, umapentose(acar com cincocarbonos). Os acares so unidos porgrupos fosfatoque formamligaes fosfodiesterentre o terceiro e quinto tomos de carbono dos anis de acar adjacentes. Estas ligaes assimtricas significam que uma cadeia de ADN tem uma direo. Numa dupla hlice, a direo dos nucleotdeos de uma cadeia oposta direo dos nucleotdeos da outra cadeia. O formato das cadeia do ADN designado antiparalelo. As terminaes assimtricas das cadeias de ADN so designadas terminais5'(cinco linha) e3'(trs linha). Uma das diferenas principais entre o ADN e o ARN encontra-se no acar, com a substituio da 2-desoxirribose no ADN pelariboseno ARN.1A dupla hlice do ADN estabilizada porpontes de hidrognioentre as bases presas s duas cadeias. As quatro bases encontradas no ADN so aadenina(A),citosina(C),guanina(G) etimina(T). Estas quatro bases ligam-se ao acar/fosfato para formar o nucleotdeo completo.1Estas bases so classificadas em dois tipos; a adenina e guanina socompostos heterocclicoschamadospurinas, enquanto que a citosina e timina sopirimidinas. Uma quinta base (uma pirimidina) chamadauracila(U) aparece no ARN e substitui a timina, a uracila difere da timina pela falta de um grupo demetilano seu anel. A uracila normalmente no est presente no ADN, s ocorrendo como um produto da decomposio da citosina.1Excees para esta regra so osfagosAR9, 3NT, I10, bem como o PBS1 (muito utilizado em pesquisas), que contm uracila no seu ADN, em vez de timina.8

No topo, pareamento GC com trs pontes de hidrognio. Em baixo, AT com duas pontes de hidrognio.Emparelhamento de bases[editar|editar cdigo-fonte]Cada tipo de base numa cadeia forma uma ligao com apenas um tipo de base na outra cadeia. Este comportamento designado decomplementariedade de bases. Assim, as purinas formam pontes de hidrognio com pirimidinas, i.e. A liga-se com T e C com G. Este arranjo de dois nucleotdeos complementares na dupla hlice chamadopar de bases. Alm das pontes de hidrognio entre as bases, as duas cadeias so mantidas juntas devido a foras geradas porinteraes hidrofbicasentre as basesempilhadas, a qual no influenciada pela sequncia do ADN.9Como as pontes de hidrognio no soligaes covalentes, podem ser quebradas e reunidas com relativa facilidade. Desta forma, as duas fitas da dupla hlice de ADN podem ser separadas como umzper(fecho de correr) por fora mecnica ou altas temperaturas.10Como resultado desta complementariedade, toda a informao contida numa das cadeias de ADN est tambm contida na outra, o que fundamental para a replicao do ADN.1Os dois tipos de pares de base formam diferentes nmeros de pontes de hidrognio: AT forma duas pontes de hidrognio enquanto que GC formam trs pontes de hidrognio. Desta forma a interao entre GC mais forte que AT. Como resultado, a percentagem de GC numa dupla fita de ADN determina a fora de interao entre as duas cadeias.11Uma parte da dupla cadeia de ADN que precisa de ser separada facilmente, tal como a TATAATCaixa de Pribnownospromotoresbacterianos, tende a ter sequncias com maior predomnio de AT, para facilitar a abertura da dupla cadeia aquando da transcrio. No laboratrio, a fora desta interaco pode ser medida encontrando a temperatura necessria para quebrar as pontes de hidrognio, atemperatura de desnaturao(tambm chamadoTm). Quando todos os pares de base numa dupla hlice de ADN quebram as suas ligaes, as duas cadeias separam-se e existem em soluo como duas molculas completamente independentes. Estas molculas de ADN de cadeia simples no tm uma nica forma comum, mas algumas conformaes so mais estveis do que outras.12Sulcos[editar|editar cdigo-fonte]O ADN normalmente encontra-se em forma de uma espiral dextrgira (gira para a direita, ou nosentido horrio). Portanto, as duas cadeias de nucleotdeos giram uma sobre a outra e acabam por formar sulcos entre as cadeias de fosfato, deixando expostas as faces das bases nitrogenadas que no esto unidas por pontes de hidrognio com a base complementar.13H dois tipos de sulcos na superfcie da dupla hlice: um com 22 denominado sulco maior e um com 12 designado de sulco menor.14A principal funo dos sulcos do ADN fornecer a informao acerca das bases que se encontram ligadas numa determinada regio da dupla cadeia sem necessidade de abertura. O sulco maior oferece maior acessibilidade para ligao com protenas do que o sulco menor. Um exemplo disto aTBP(TATA-binding protein) uma importante protena para a transcrio em eucariotas.15Senso e antissenso[editar|editar cdigo-fonte]Uma sequncia de ADN chamada desensose possui a mesma sequncia doARNm. A cadeia oposta (complementar) cadeia "senso" denominada sequnciaantissenso. Como aARN polimerasesintetiza um ARN que complementar fita molde, ento podemos dizer que ela utiliza a cadeia anti-senso como molde para produzir um ARN. As sequncias senso e anti-senso podem existir em diferentes partes da mesma cadeia de ADN, que pode ser de um lado ou do outro, dependendo de onde se encontra a sequncia codificadora.s vezes no possvel dizer qual a cadeia senso ou antissenso. Isto acontece devido existncia de genes que se sobrepem. Neste caso ambas as cadeias do origem a um ARN.16Nasbactrias, a sobreposio pode estar envolvida da regulao da transcrio.17Nos vrus, a sobreposio aumenta a capacidade do armazenamento de informaes em pequenos genomas virais.18Superenrolamento[editar|editar cdigo-fonte]O ADN pode ser torcido num processo denominado superenrolamento. No estadorelaxadodo ADN, uma fita normalmente d uma volta completa ao eixo da dupla hlice a cada 10,4 pares de base, mas se o ADN est torcido, as cadeias ficam mais ou menos enroladas.19Se o ADN est torcido na direo da hlice, denominado umsuperenrolamento positivoe as bases esto unidas mais firmemente. J osuperenrolamento negativorefere-se a uma toro na direo oposta, resultando numafrouxamentodas bases. Na natureza, o ADN apresenta um ligeiro superenrolamento negativo que causado pela ao daenzimatopoisomerase.20Estas enzimas tambm so necessrias para aliviar o estresse de toro causado no ADN durante os processos detranscrioereplicao.21Estrutura alternativa da dupla hlice[editar|editar cdigo-fonte]

Da direita para a esquerda, a estrutura do ADN A, B e Z.O ADN pode existir em muitas formaes diferentes. As formaes mais comuns so:ADN-A, ADN-B, ADN-C, ADN-D,22ADN-E,23ADN-H,24ADN-L,22ADN-P,25e ADN-Z.26Porm, s as formaes de ADN A, B e Z foram encontradas em sistemas biolgicos naturais. A formao que o ADN adopta depende de vrios fatores da prpria sequncia de ADN: a intensidade e direo do superenrolamento, modificaes qumicas das bases e a soluo na qual o ADN est presente (ex.: concentrao demetais,iesepoliaminas).27Das trs formaes referidas, a forma B a mais comum nas condies encontradas nas clulas.28A forma A corresponde espiral dextra mais larga, com um sulco menor largo e superficial e um sulco maior estreito e profundo. A forma A ocorre sob condies no fisiolgicas em amostras de ADN desidratadas, enquanto na clula pode ser produzida por pareamento hbrido de ADN e ARN ou pelo complexo enzima-ADN.2930Em segmentos de ADN onde as bases foram quimicamente modificadas pormetilao, o ADN pode sofrer uma grande modificao na sua formao e adoptar a forma ADN-Z. A cadeia gira sobre o eixo da dupla hlice para a esquerda, o oposto da forma mais comum ADN-B.31Esta estrutura rara e pode ser reconhecida por protenas especificas de ligao com o ADN-Z. Pode estar envolvida na regulao da transcrio.32Estruturas em quadrplex[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:Quadrplex-G

Estrutura de um quadrplex de ADN formado por repetiestelomricas. A conformao do esqueleto de ADN diferente da tpica estrutura helicoidal.33Nas extremidades do cromossomas lineares esto zonas especializadas do ADN chamadastelmeros. A funo principal destas regies permitir que a clula replique as extremidades do cromossoma usando a enzimatelomerase, porque enzimas que permitem replicar ADN normalmente no conseguem copiar as extremidades 3' dos cromossomas.34Estas tampas de cromossoma especializadas tambm ajudam a proteger as extremidades do ADN, e evitam que o sistema dereparao de ADNelimine estas regies como erros que precisassem de ser corrigidos.35Em clulas humanas, os telmeros tm normalmente vrios milhares de repeties de uma sequncia simples (TTAGGG).36Estas sequncias ricas em guanina podem estabilizar as extremidades dos cromossomas formando estruturas de unidades de quatro bases empilhadas, ao invs dos pares de base usuais encontrados em outras molculas de ADN. Quatro bases de guanina formam uma placa chata e depois estas unidades chatas de quatro bases empilham-se no topo umas das outras, para formarem estruturasquadrplex-Gestveis.37Estas estruturas so estabilizadas porpontes de hidrognioentre as margens das bases e porquelaode um io metlico no centro de cada unidade de quatro bases.38Outras estruturas podem tambm ser formadas, com o conjunto central de quatro bases provenientes de uma cadeia simples enrolada volta das bases ou de diversas cadeias paralelas, cada uma contribuindo com uma base para a estrutura central.39Alm destas estruturas empilhadas, os telmeros tambm formam grandes estruturas em forma de lao chamadostelomere loopsouT-loops. O ADN de cadeia simples enrola-se volta de um crculo grande estabilizado por protenas que se ligam a telmeros.40Mesmo no fim dosT-loops, o ADN de cadeia simples do telmero mantido sobre uma regio de ADN de cadeia dupla pela cadeia do telmero que desestabiliza o ADN de dupla hlice e o emparelhamento de bases de uma das duas cadeias. Esta estrutura decadeia tripla chamada de lao de deslocamento ouD-loop.37Modificaes qumicas[editar|editar cdigo-fonte]

citosina5-metilcitosinatimina

Estrutura da citosina com e sem o grupo 5-metil. Depois de desaminao, a 5-metilcitosina tem a mesma estrutura da timinaModificaes de bases[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:Metilao do ADNA expresso de genes influenciado pela maneira como o ADN est disposto nos cromossomas, numa estrutura chamadacromatina. As modificaes de bases podem estar envolvidas na disposio, com as regies quem tem expresso gnica baixa ou inexistente contendo usualmente nveis elevados demetilaodecitosina. Por exemplo, a metilao de citosina produz5-metilcitosina, que importante nainactivao do cromossoma X.41O nvel mdio de metilao varia entre organismos - o vermeCaenorhabditis eleganstem pouca metilao da citosina, enquanto quevertebradostm nveis mais elevados, com at 1% do seu ADN contendo 5-metilcitosina42Apesar da importncia da 5-metilcitosina, esta podedesaminartransformando-se em timina. Citosinas metiladas so por isso especialmente susceptveis de sofrermutaes.43Outras modificaes de bases incluem metilao de adeninas em bactrias eglicosilaodo uracilo para produzir a "base-J" em organismos da classeKinetoplastida.4445Danos ao ADN[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:Mutao

Benzopireno, o maior mutagnio nofumo do tabaco, ligando-se ao ADN46O ADN pode ser danificado por muitos tipos diferentes demutagnios, que alteram a sequncia de ADN. Estes incluemagentes oxidantes,agentes alquilantese tambm porradiao electromagnticade grande energia tal como luzultravioletaeraios-X. O tipo de dano ao ADN produzido depende do tipo de mutagnio. A luz ultravioleta, por exemplo, pode danificar o ADN produzindodmeros de timina, que so ligaes cruzadas entre pirimidinas.47Por outro lado, oxidantes comoradicais livresouperxido de hidrognioproduzem mltiplos tipos de danos, incluindo modificaes de bases, em particular guanosina, e quebras das cadeias duplas.48Em cada clula humana, cerca de 500 bases podem sofrer danos por oxidao por dia.4950As quebras da cadeia dupla so leses oxidativas de difcil reparao, que podem produzirmutaes pontuais,inseresedeleces, assim comotranslocaes cromossmicas.51Muitos mutagnios encaixam entre o espao entre dois pares de bases adjacentes, na chamadaintercalao. A maioria dos intercaladores soaromticose molculas planas e incluembrometo de etdio,daunomicina,doxorrubicinaetalidomida. Para que um intercalador encaixe entre pares de bases, as bases tm de se separar, abrindo a cadeia dupla. Isto inibe a transcrio e a replicao do ADN, causando toxicidade e mutaes. Como resultado, os intercaladores de ADN so muitas vezescarcinognicos.Benzopireno,acridinas,aflatoxinae brometo de etdio so exemplos bem conhecidos.525354No entanto, devido sua capacidade de inibir a transcrio e replicao, estas toxinas tambm so usadas emquimioterapiapara inibir o crescimento rpido de clulas tumorais.55Funes biolgicas[editar|editar cdigo-fonte]O ADN ocorre normalmente comocromossomaslineares em eucariotas e como cromossomas circulares em procariotas. O conjunto dos cromossomas numa clula perfazem o seugenoma; ogenoma humanotem aproximadamente 3 mil milhes de pares de base dispostos em 46 cromossomas.56A informao transportada pelo ADN est contida nassequnciasde ADN chamadosgenes. Atransmissoda informao dos genes conseguida pela complementaridade do emparelhamento das bases. Por exemplo, na transcrio, quando uma clula usa a informao num gene, a sequncia de ADN copiado para uma sequncia de ARN complementar atravs da atraco entre o ADN e os nucleotdeos de ARN correctos. Esta cpia de ARN pode ser depois usada para compor uma sequncia proteica correspondente no processo detraduo, que depende da mesma interaco entre nucleotdeos de ARN. Alternativamente, uma clula pode simplesmente copiar a sua informao gentica num processo chamado replicao do ADN.Genes e genomas[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:Ncleo celular,cromatina,cromossoma,gene,ADN no-codificante

T7 ARN polimerase(azul) produzindo um ARNm (verde) a partir de um molde de ADN (laranja).57O ADN genmico est localizado noncleo celulardos eucariontes, assim como em pequenas quantidades emmitocndriase emcloroplastos. Em procariontes, o ADN est dentro de um corpo de forma irregular no citoplasma chamadonucleide.58A informao gentica num genoma est nos genes, e o conjunto completo desta informao num organismo chamado o seugentipo. Um gene a unidade bsica dahereditariedadee uma regio do ADN que influencia uma caracterstica particular num organismo. Genes contm umafase aberta de leituraque pode ser transcrita, assim comosequncias reguladorastais comopromotoresouacentuassomos, que controlam a transcrio da fase aberta de leitura.Em muitasespcies, apenas uma pequena fraco da sequncia total do genoma codifica uma protena. Por exemplo, apenas 1,5% do genoma humano consiste deexes(que codificam protenas), com mais de 50% do ADN humano consistindo desequncias repetitivas.59As razes para a presena de tantoADN no-codificanteem genomas eucariticos e as extraordinrias diferenas notamanho do genoma, ouvalor C, entre espcies representam um enigma conhecido porenigma do valor C.60Contudo, sequncias de ADN que no codificam protenas podem ainda codificar molculas deARN no-codificantefuncional, que esto envolvidas na regulao da expresso gnica.61Algumas sequncias de ADN no-codificante tm um papel estrutural nos cromossomas. Ostelmerosecentrmeroscontm tipicamente poucos genes, mas so importantes para a funo e estabilidade dos cromossomas.3562Uma forma abundante de ADN no codificante em humanos so ospseudogenes, que so cpias de genes que foram desabilitados por mutao.63Estas sequncias so usualmente apenasfsseismoleculares, apesar de poderem servir ocasionalmente como material gentico em bruto para a criao de novos genes atravs do processo deduplicao de genesedivergncia.64Transcrio e traduo[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:Cdigo gentico,transcrio (gentica),sntese proteica

Replicao de ADN. A dupla hlice desdobrada por umahelicasee por umatopoisomerase. Em seguida, umaADN polimeraseproduz uma cpia dacadeia lder. Outra ADN polimerase liga-se cadeia atrasada. Esta enzima produz segmentos descontnuos (chamadosfragmentos de Okazaki) antes de aADN ligaseos juntar.Um gene uma sequncia de ADN que contm informao gentica e pode influenciar ofentipode um organismo. Dentro de um gene, a sequncia de bases ao longo de uma cadeia de ADN definem uma cadeia deARN mensageiro, que por sua vez define uma ou mais sequncias proteicas. A relao entre a sequncia de nucletidos de um gene e a sequncia deaminocidosde uma protena determinada pelas regras detraduo, conhecidas colectivamente como ocdigo gentico. O cdigo gentico consiste de 'palavras' de trs letras chamadascodesformadas por uma sequncia de trs nucletidos (p.e. ACU, CAG, UUU).65Na transcrio, os codes de um gene so copiados para um ARN mensageiro pelaARN polimerase. Esta cpia de ARN depois descodificada por umribossomaque l a sequncia de ARN emparelhando o ARN mensageiro com oARN de transferncia, que carrega aminocidos. Uma vez que h quatro bases em combinaes de 3 letras, h 64 codes possveis (combinaes). Estas codificam os vinte aminocidos, dando maioria dos aminocidos mais do que um codo possvel. H tambm trs codes 'stop' ou 'nonsense' significando o fim da regio codificante; estes so os codes UAA, UGA e UAG.66Replicao[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:Replicao do ADNAdiviso celular essencial para que um organismo cresa, mas quando uma clula se divide tem de replicar o ADN do seu genoma para que as duas clulas-filha tenham a mesma informao gentica que a clula parental. A estrutura em dupla-hlice do ADN fornece um mecanismo simples para a sua replicao. As duas cadeias so separadas e sequncias de ADN complementares a cada uma das cadeias so recriadas por umaenzimachamadaADN polimerase. Esta enzima constri a cadeia complementar encontrando a base correcta atravs de emparelhamento com a base complementar, e ligando-a cadeia original. Como as polimerases de ADN s conseguem fazer a extenso de uma cadeia de ADN na direco 5' para 3', outros mecanismos so usados para copiar a cadeia antiparalela da dupla hlice.67Desta forma, a base presente na cadeia antiga determina que base vai aparecer na nova cadeia e a clula acaba com uma cpia perfeita do seu ADN.Interaces com protenas[editar|editar cdigo-fonte]Todas as funes do ADN dependem de interaces com protenas. Estas interaces com protenas podem ser no-especficas, ou a protena pode ligar-se especificamente a uma nica sequncia de ADN. Algumas enzimas tambm se podem ligar ao ADN. Destas, as polimerases que copiam as sequncias de ADN na transcrio e replicao so particularmente importantes.Protenas que se ligam ao ADN (DNA-binding)[editar|editar cdigo-fonte]

Interaco do ADN comhistonas(mostrado em branco, em cima). Os aminocidos bsicos destas protenas (em baixo esquerda, em azul) liga-se aos grupos fosfato do ADN (em baixo direita, em vermelho).Protenas estruturais que se ligam ao ADN so exemplos bem estudados de interaces no-especficas ADN-protenas. Nos cromossomas, o ADN est ligado a protenas estruturais formando complexos. Estas protenas organizam o ADN numa estrutura compacta, acromatina. Em eucariontes esta estrutura envolve a ligao do ADN a um complexo de pequenas protenas bsicas chamadas histonas, enquanto que em procariontes esto envolvidas vrios tipos de protenas.6869As histonas formam um complexo em forma de disco, onucleossoma, que contm duas voltas completas de ADN de cadeia dupla sua volta. Estas interaces no-especficas formam-se quando os resduos bsicos das histonas fazemligaes inicasao esqueleto acar-fosfato acdico do ADN, e por isso so largamente independentes da sequncia de bases.70Modificaes qumicas nestes resduos de amino-cidos incluemmetilao,fosforilaoeacetilao.71Estas mudanas qumicas alteram a fora da interaco entre o ADN e as histonas, tornando o ADN mais ou menos acessvel afactores de transcrioe mudando a taxa de transcrio.72Outras protenas com ligao a ADN no-especficas incluem o grupo de protenas de alta mobilidade, que se ligam a ADN dobrado ou distorcido.73Estas protenas so importantes pois dobram conjuntos de nucleossomas e organizam-nos em estruturas maiores que constituem os cromossomas.74Um grupo distinto destas protenas so as que se ligam especificamente a ADN de cadeia simples. Nos humanos, a protena de replicao A o membro desta famlia mais bem compreendido e usado em processos onde a dupla hlice separada, incluindo durante a replicao do ADN, recombinao e reparo.75Estas protenas parecem estabilizar ADN de cadeia dupla e protegem-no da formao dehairpin loopse da degradao pornucleases.

O factor de transcrio dohlice-volta-hlicelambda repressor ligado ao seu alvo de ADN.76Em contraste, outras protenas evoluram de modo a ligar-se a sequncias de ADN especficas. Osfactores de transcrioso dos mais intensivamente estudados (protenas que regulam a transcrio). Cada factor de transcrio liga-se a um conjunto particular de sequncias de ADN e activa ou inibe a transcrio de genes que tenham estas sequncias perto dos seus promotores. Os factores de transcrio fazem isto de duas maneiras. Primeiro, podem ligar-se polimerase do ARN responsvel pela transcrio, quer directamente quer atravs de protenas mediadoras; isto posiciona a polimerase no promotor e permite que comece a transcrio.77Em alternativa, os factores de transcrio podem ligar-se aenzimasque modificam as histonas no promotor; isto muda a acessibilidade do molde de ADN polimerase.78Como estes locais de ligao podem ocorrer pelo genoma inteiro de um organismo, mudanas na actividade de um tipo de factor de transcrio pode afectar milhares de genes.79Por consequncia, estas protenas so muitas vezes alvo de processos detransduo de sinalque controlam respostas a mudanas ambientais ou diferenciao e desenvolvimento celular. A especificidade da interaco destes factores de transcrio com o ADN provm das protenas que fazem contactos mltiplos com a extremidade das bases de ADN, permitindo a leitura da sequncia de ADN. A maior parte destas interaces com bases faz-se no sulco maior, onde as bases esto mais acessveis.80Enzimas que modificam o ADN[editar|editar cdigo-fonte]Nucleases e ligases[editar|editar cdigo-fonte]

Aenzima de restrioEcoRV(verde) num complexo com o seu ADN substrato.81Asnucleasessoenzimasque cortam as cadeias de ADN mediante acatlisedahidrlisedasligaes fosfodister. As nucleases que hidrolisamnucletidosa partir dos extremos das cadeias de ADN denominam-seexonucleases, enquanto que asendonucleasescortam no interior das cadeias. As nucleases que se utilizam com maior frequncia embiologia molecularso asenzimas de restrio, endonucleases que cortam o ADN em sequncias especficas. Por exemplo, a enzima EcoRV, mostrada esquerda, reconhece a sequncia de 6 bases 5-GAT|ATC-3 e faz um corte em ambas as cadeias na linha vertical indicada, gerando duas molculas de ADN. Outras enzimas de restrio geram, no entanto, extremidades coesivas, j que cortam de forma diferente as duas cadeias de ADN. Na natureza, estas enzimas protegem asbactriascontra as infeces defagos, ao digerir o ADN do fago quando entra atravs da parede bacteriana, actuando como um mecanismo de defesa.82Embiotecnologia, estas nucleases especficas utilizam-se naclonagem moleculare na tcnica deimpresso de ADN(fingerprinting, em ingls).As enzimas denominadasADN ligasespodem reunir pedaos de ADN cortados ou quebrados.83As ligases so particularmente importantes nareplicao do ADNda cadeia atrasada de ADN, j que unem os fragmentos curtos de ADN gerados no garfo de replicao para formar uma cpia completa do molde de ADN. Tambm se utilizam noreparo de ADNe narecombinao gentica.83Topoisomerases e helicases[editar|editar cdigo-fonte]Astopoisomerasesso enzimas que possuem actividade de nuclease e ligase. Estas protenas mudam a quantidade deADN superenrolado. Algumas destas enzimas funcionam cortando a hlice de ADN e permitindo a uma seco que faa rotao, de maneira a reduzir o grau de superenrolamento; uma vez feito isto, a enzima volta a unir os fragmentos de ADN.20Otros tipos de enzimas so capazes de cortar uma hlice de ADN e depois passar a segunda cadeia de ADN atravs desta quebra, antes de reunir as hlices.84As topoisomerases so necessrias para muitos processos em que intervm o ADN, como areplicaoe atranscrio.21Ashelicasesso protenas que pertencem ao grupo dosmotores moleculares. Utilizam energia qumica armazenada nos trifosfatos de nuclesidos, fundamentalmenteATP, para romper pontes de hidrgeno entre bases e separar a dupla hlice de ADN em cadeias simples. Estas enzimas so essenciais para a maioria dos processos em que as enzimas necessitam de aceder s bases do ADN.85Polimerases[editar|editar cdigo-fonte]Aspolimerasessoenzimasque sintetizam cadeias de nucletidos a partir de trifosfatos de nuclesidos. A sequncia de seus produtos so cpias de cadeias de polinucletidos existentes, que se denominammoldes. Estas enzimas funcionam adicionando nucletidos ao grupohidrxiloem 3' do nucletido anterior numa cadeia de ADN. Por consequncia, todas as polimerases funcionam na direco 5 3.86Nosstios activosdestas enzimas, o trifosfato de nuclesido que se incorpora emparelha a sua base com a correspondente no molde: isto permite que a polimerase sintetize de forma precisa a cadeia complementar ao molde.As polimerases classificam-se de acordo com o tipo de molde que utilizam: Nareplicao do ADN, umaADN polimerase dependente de ADNrealiza uma cpia de ADN a partir de uma sequncia de ADN. A preciso vital neste processo, por isso muitas destas polimerases possuem uma actividade de verificao de leitura (proofreading). Mediante esta actividade, a polimerase reconhece erros ocasionais na reaco de sntese, devido falta de emparelhamento entre o nucletido errneo e o molde, o que gera um desacoplamento (mismatch). Se se detecta um desacoplamento, activa-se uma actividadeexonucleasena direco 3 5 e a base incorrecta eliminada.87Na maioria dos organismos, as ADN polimerases funcionam num grande complexo denominadoreplissoma, que contm mltiplas unidades acessrias, comohelicases.88 AsADN polimerases dependentes de ARNso uma classe especializada de polimerases que copiam a sequncia de uma cadeia de ARN em ADN. Incluem atranscriptase reversa, que uma enzimaviralimplicada na infeco de clulas porretrovrus, e atelomerase, que necessria para a replicao dos telmeros.3489A telomerase uma polimerase inusual, porque contm o seu prprio molde de ARN como parte da sua estrutura.35 Atranscrio levada a cabo por umaARN polimerase dependente de ADNque copia a sequncia de uma das cadeias de ADN em ARN. Para comear a transcrever um gene, a ARN polimerase une-se a uma sequncia do ADN denominadapromotor, e separa as cadeias de ADN. Ento copia a sequncia do gene num transcrito deARN mensageiroat que alcana uma regio do ADN denominadaterminador, onde se detm e se separa do ADN. Como ocorre com as ADN polimerases dependentes de ADN em humanos, a ARN polimerase II (a enzima que transcreve a maioria dos genes do genoma humano) funciona como um grande complexo multiproteco que contm mltiplas subunidades reguladoras e accessrias.90Recombinao gentica[editar|editar cdigo-fonte]

Estrutura de um intermedirio emjuno de Hollidaynarecombinao gentica. A quatro cadeias de ADN separadas esto coloridas em vermelho, azul, verde e amarelo.91Ver artigo principal:Recombinao gentica

A recombinao implica a rotura e reunio de dois (M e F) para produzir dois cromossomas novos, reorganizados (C1 e C2).Uma hlice de ADN normalmente no interage com outros segmentos de ADN. Nas clulas humanas os diferentes cromossomas ocupam reas separadas noncleo celulardenominadas territrios cromossmicos.92A separao fsica dos diferentes cromossomas importante para que o ADN mantenha a sua capacidade de funcionar como um armazm estvel de informao. Um dos poucos momentos em que os cromossomas interagem durante osobrecruzamento cromossmico(chromosomal crossover, em ingls), durante o qual serecombinam. O sobrecruzamento cromossmico ocorre quando duas hlices de ADN se rompem, sofrem intercmbio e se unem novamente.93A recombinao permite aos cromossomas trocar informao gentica e produzir novas combinaes de genes, o que aumenta a eficincia daseleco naturale pode ser importante na evoluo rpida de novas protenas.94Durante a profase I dameiose, uma vez que os cromossomas homlogos esto perfeitamente emparelhados formando estruturas que se denominam bivalentes, produz-se o fenmeno de sobrecruzamento ou entrecruzamento(crossing-over), no qual os cromatdeos homlogos no irmos (procedentes do pai e da me) trocam material gentico. A recombinao gentica resultante faz aumentar em grande medida a variao gentica entre a descendncia de progenitores que se reproduzem por via sexual. A recombinao gentica tambm pode estar implicada nareparao do ADN, em particular na resposta celular s roturas da dupla cadeia (double-strand breaks).95A forma mais frequente de sobrecruzamento cromossmico arecombinao homloga, na qual os dois cromossomas implicados compartilham sequncias muito similares. A recombinao no-homloga pode ser danosa para as clulas, j que pode produzirtranslocaes cromossmicase anormalidades genticas. A reaco de recombinao catalisada por enzimas conhecidas comorecombinases, tais como aRAD51.96O primeiro passo no processo de recombinao uma rotura da dupla cadeia, causada por uma endonucleaseou por dano no ADN.97Posteriormente, uma srie de passos catalisados em parte pela recombinase conduz unio das duas hlices formando pelo menos umajuno de Holliday, na qual um segmento de uma cadeia simples anelada com a cadeia complementar na outra hlice. A juno de Holliday uma estrutura de unio tetradrica que pode mover-se ao longo do par de cromossomas, intercambiando uma cadeia por outra. A reaco de recombinao detm-se pelo corte da unio e a reunio dos segmentos de ADN libertados.98Evoluo do metabolismo de ADN[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:Hiptese do mundo de ARNO ADN contm a informao gentica que permite maioria dos organismos vivos funcionar, crescer e reproduzir-se. No entanto, desconhece-se o intervalo de tempo durante o qual ele exerceu esta funo nos ~3000 milhes de anos desde ahistria da vida, j que se props que as formas de vida mais precoces poderiam ter utilizadoARNcomo material gentico.8699O ARN poderia ter funcionado como parte central de um metabolismo primordial, j que pode transmitir informao gentica e simultaneamente actuar comocatalisador, formando parte dasribozimas.100Este antigomundo de ARNonde os cidos nucleicos funcionariam como catalisadores e como armazns de informao gentica, poderia ter influenciado naevoluodocdigo genticoactual, baseado em quatronucletidos. Isto se deveria a que o nmero de bases nicas num organismo determinado entre um nmero pequeno de bases (o que aumentaria a preciso da replicao) e um nmero grande de bases (que por sua vez aumentaria a eficincia cataltica das ribozimas).101Infelizmente, no dispomos de evidncia directa dos sistemas genticos ancestrais, porque a recuperao do ADN a partir da maior parte dos fsseis impossvel. O ADN capaz de sobreviver no meio ambiente durante menos de um milho de anos, e logo comea a degradar-se lentamente em fragmentos de menor tamanho em soluo.102Algumas investigaes pretendem a obteno de ADN mais antigo, como no caso do isolamento de uma bactria vivel a partir de um cristal salino de 250 milhes de anos de antiguidade,103mas estes dados so controversos.104105No entanto, podem utilizar-se ferramentas de evoluo molecular para inferir os genomas de organismos ancestrais a partir de organismos contemporneos.106107Em muitos casos, estas inferncias so suficientemente fiveis, de maneira que uma biomolcula codificada num genoma ancestral pode ser ressuscitada no laboratrio para ser estudada hoje.108109Uma vez recomposta a biomolcula ancestral, suas propriedades poderiam oferecer informaes sobre os ambientes primordial, remetendo ao campo emergente dapaleogentica experimental.110Apesar de tudo, o processo de trabalhoretrospectivotem limitaes inerentes, razo pela qual outros investigadores tentam elucidar o mecanismo evolutivo trabalhando desde a origem da Terra at adiante no tempo. Dada suficiente informao sobre como as substncias csmicas poderiam haver-se depositado na Terra e sobre as transformaes que poderiam ter tido lugar na superfcie terrestre, talvez poderamos ser capazes de desenvolver modelos prospectivos de evoluo da informao gentica.Histria[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:Histria do estudo do ADNDescoberta[editar|editar cdigo-fonte]

Friedrich Miescher.A histria do ADN comea no final dadcada de 1860, com a chegada do mdico suoFriedrich Miescher(1844-1895) Universidade de Tbingen, uma pacata cidade no sul daAlemanha. O jovem pesquisador estava disposto dedicar-se ao estudo da qumica da clula e escolheu essa universidade porque nela o qumicoFelix Hoppe-Seyler(1825-1895) havia inaugurado um importante laboratrio dequmica fisiolgica. Na poca floresciam ideias a respeito das origens e funes das clulas, aps a queda da teoria dagerao espontnea. A teoria celular estabelecia-se como um dos pilares da Biologia. Por tudo isso, as clulas atraam a ateno de estudantes entusiasmados, como Miescher.111Felix Hoppe-Seyler foi quem primeiro descreveu as interaes entre ahemoglobina, a protena responsvel pela cor do sangue, e o gsoxignio. Seu trabalho levou-o a interessar-se pela composio bioqumica doslinfcitos. Mas Miescher enfrentou dificuldades para obter amostras com linfcitos em quantidade e grau de pureza adequados. Por sugesto de Hoppe-Seyler, Miescher comeou a estudar a qumica das clulas do pus; o material para a pesquisa era abundante, pois dezenas de bandagens com material purulento eram diariamente descartadas por um hospital prximo universidade. Miescher desenvolveu tcnicas adequadas para o isolamento das clulas presentes em pus das bandagens e para a sua anlise qumica. O objetivo inicial era investigar as protenas celulares, um grupo de substncias descoberto cerca de trinta anos antes.111Em um dos seus muitos experimentos com clulas dopus, Miescher obteve um precipitado que diferia quimicamente de todas as substncias proticas conhecidas. Ele descobriu que a nova substncia concentrava-se no ncleo celular, na poca considerado uma estrutura de pouca importncia para o funcionamento celular. Aprimorando os mtodos deextraoepurificaoda nova substncia, Miescher pde realizar uma anlise qumica mais precisa, que mostrou que as quantidades relativas dehidrognio,carbono,oxignioenitrogniopresentes diferiam das encontradas em protenas, alm de uma quantidade incomum defsforo. substncia descoberta Miescher denominounuclena, pelo fato de ela estar concentrada no ncleo das clulas.111O trabalho sobre nuclena s foi publicado em1871, aps certa resistncia do editor da revista cientfica, o prprio Hoppe-Seyler, que, no incio, no acreditou nos resultados apresentados por Miescher. Mesmo depois da publicao do trabalho, muitos pesquisadores continuaram duvidando da existncia da nuclena; na opinio deles, o achado de Miescher devia ser uma mistura de fosfato inorgnico e protenas.111112Elucidao da composio qumica[editar|editar cdigo-fonte]As desconfianas quanto real existncia da nova substncia descrita por Miescher s foram superadas por volta de 1889, quandoRichard Altmann(1852-1900) obteve preparaes altamente purificadas de nuclena, sem nenhuma contaminao por protenas. Pelo fato de a substncia ter carter cido, o que j havia sido detectado por Miescher, Altmann sugeriu que ela fosse chamada decido nuclicoem vez de nuclena.113Outro pesquisador pioneiro na descoberta foiAlbrecht Kossel(1853-1927). Em 1877, ele juntou-se ao grupo de pesquisa de Hoppe-Seyler, ento trabalhando na Universidade de Estrasburgo (Frana), e comeou a estudar a composio qumica das nuclenas. Kossel detectou dois tipos de bases nitrogenadas j conhecidas, aadeninae aguanina. Em 1893, identificou uma nova base nitrogenada, que era liberada pela degradao de nuclena da clulas dotimo; por isso denominou-atimina. Logo em seguida, descobriu que a nuclena continha um quarto tipo de base nitrogenada, a qual denominoucitosina.114Em 1894, o grupo liderado por Kossel descobriu que os cidos nucleicos continham tambmpentose, um acar com cinco tomos de carbono.115Em reconhecimento s suas contribuies na rea, foi agraciado em1910com oNobel de Fisiologia ou Medicina.116Em 1909,Phoebus LeveneeWalter Abraham Jacobs(1883-1967) conseguiram determinar a organizao das molculas de fosfato, de pentose e base nitrogenada no cido nucleico.117Esses trs componentes esto unidos entre si formando uma unidade fundamental, onucleotdeo. Em 1929, Levene e colaboradores identificaram pentoses componente do cido nucleico das clulas do timo, que denominaram 2-deoxi-D-ribose, pelo fato de ela possuir, no carbono 2 de sua cadeia, umtomode oxignio a menos que a ribose, uma pentose j conhecida, encontrada pelos pesquisadores em dois tipos de cidos nuclicos: o cido ribonucleico, ou ribose, e o cido desoxirribonuclico, ou ADN, cujo acar a desoxirribose.118119Descoberta da transformao[editar|editar cdigo-fonte]

Frederick Griffith em 1936.Frederick Griffithfez uma importante observao no curso dos experimentos com abactriaStreptococcus pneumoniaeem 1928. Esta bactria, que causapneumoniaem humanos, normalmente letal emcamundongos. Entretanto algumas linhagens desta espcie de bactrias eram menos virulentas (menos capazes de causar doenas ou morte). Nos experimentos de Griffith, ele usou duas linhagens distinguveis pelas suas colnias quando cultivadas em laboratrio. Uma linhagem era um tipo normalmente virulento e mortal para a maioria dos animais de laboratrio. As clulas desta linhagem esto envoltas em uma cpsula depolissacardeo, dando s colnias em aspecto liso, sendo esta linhagem identificada comS(smooth, em ingls). A outra linhagem de Griffith era um tipo mutante no virulento que crescia em camundongos. Nesta linhagem, a capa de polissacardeo est ausente, dando s colnias um aspecto rugoso. Esta linhagem chamadaR(rough, em ingls).120Griffith inativou algumas clulas virulentas a alta temperatura. Injetou ento as clulas mortas por aquecimento nos camundongos. Os camundongos sobreviveram, mostrando que os restos das clulas no causam morte. Entretanto os camundongos injetados com uma mistura de clulas virulentas mortas por aquecimento e clulas no virulentas vivas morreram. Alm disso, as clulas vivas podiam ser recuperadas de camundongos mortos. Estas clulas deram colnias lisas e foram virulentas em uma injeo subsequente. De algum modo, os restos das clulasSaquecidas haviam convertido clulasRvivas em clulasSvivas.121

Streptococcus pneumoniae.A etapa seguinte era determinar que componente qumico das clulas doadoras mortas havia causado esta converso. Esta substncia tinha mudado o gentipo da linhagem receptora e portanto podia ser uma candidata a material gentico. Este problema foi resolvido pelos experimentos feitos em 1944 porOswald Averye dois colegas, C M. Macleod e M. McCarty. Seu enfoque ao problema foi destruir quimicamente todas as principais categorias de substncias no extrato de clulas mortas, uma de cada vez, e descobrir se o extrato havia perdido a habilidade de converso. As clulas virulentas possuam uma capa lisa de polissacardeo, enquanto as clulas no virulentas, no. Assim os polissacardeos eram um candidato bvio a ser o agente responsvel. Entretanto, quando os polissacardeos foram destrudos, a mistura ainda era capaz de converso. As protenas, gorduras e cido ribonucleico (ARN) foram todos excludos. A mistura s perdia a sua capacidade de converso quando a mistura doadora era tratada comenzimadesoxirribonuclease (DNase), que quebra o ADN. Estes resultados indicavam fortemente que o ADN era o material gentico. Hoje sabemos que os fragmentos do ADN transformante que conferem virulncia entram no cromossomo bacteriano e substituem suas contrapartes que conferem no-virulncia.122Experimento de Hershey-Chase[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:Experincia de HersheyChase

Estrutura dofago T2.Os experimentos feitos porAverye seus colegas foram definitivos, mas muitos cientistas mostraram-se muito relutantes em aceitar o ADN (e no as protenas) como material gentico.113Evidncias adicionais foram publicadas em 1952 porAlfred Day HersheyeMartha Chase, cujo experimento com ofagoT2, um vrus que transfecta na bactria a informao especfica para a reproduo viral. Se eles pudessem descobrir que material o fago transmitia bactria hospedeira, determinariam o material gentico do fago.123O fago tem uma constituio molecular relativamente simples. A maior parte de sua estrutura de protena, com o ADN contido dentro da capa de protena de sua "cabea". Hershey e Chase decidiram marcar o ADN e a protena usando radioistopos, de modo que pudessem rastrear os dois materiais durante a infeco. Ofsforono encontrado nas protenas mas uma parte integrante do ADN. Contrariamente, oenxofreest presente nas protenas mas nunca no ADN. Hershey e Chase incorporaram o radioistopo de fsforo (32P) no ADN do fago e o enxofre (35S) nas protenas de uma cultura separada de fagos. Eles ento infectaram duas culturas deE. colicom muitas partculas de vrus por clulas: uma cultura de E.colirecebeu fagos marcados com32P e a outra recebeu fagos marcados com35S. Decorrido tempo suficiente para que ocorresse a infeco, os cientistas removeram as embalagens de fago (chamadasghosts) das clulas bacterianas por agitao em umliquidificador. Eles separaram as clulas bacterianas dos envoltrios dos fagos em umacentrfugae ento mediram a radioatividade nas duas fraes. Quando o fago marcado com32P foi usado para infectar E.coli, a mais alta radioatividade foi encontrada dentro das bactrias, indicando que o ADN do fago havia entrado nas clulas. Quando era usado o fago marcado com35S, maior parte do material radioativo estava nos invlucros dos fagos, indicando que a protena do fago nunca entrava nas bactrias. A concluso era inevitvel: o ADN era o material hereditrio. As protenas do fago eram apenas embalagens estruturais abandonadas aps o ADN viral entrar na bactria.123Aplicaes[editar|editar cdigo-fonte]Engenharia gentica[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:Engenharia gentica,biologia molecularA investigao sobre o ADN tem um impacto significativo, especialmente no mbito damedicina, mas tambm na agricultura e pecuria, com objectivos de domesticao, seleco e de cruzamentos dirigidos. A moderna biologia e bioqumica fazem uso intensivo datecnologiadoADN recombinante, introduzindo genes de interesse em organismos, com o objectivo de expressar uma protena recombinante concreta, que pode ser: isolada para seu uso posterior: por exemplo, podem-se transformarmicroorganismospara produzir grandes quantidades de substncias teis, como a insulina, que posteriormente se isolam e se utilizam em terapias.124125126 necessria para substituir a expresso de um gene endgeno danificado que seja causador de uma patologia, o que permitiria o restabelecimento da actividade da protena perdida e eventualmente a recuperao do estado fisiolgico normal, no patolgico. Este o objectivo daterapia gentica, um dos campos em que se est a trabalhar activamente em medicina, analisando vantagens e inconvenientes de diferentes sistemas de administrao do gene (virais e no virais) e os mecanismos de seleco do ponto de integrao dos elementos genticos (distintos para os vrus e transposes) no genoma alvo.127Neste caso, antes de apresentar-se a possibilidade de realizar uma terapia gnica numa determinada patologia, fundamental compreender o impacto do gene de interesse no desenvolvimento de dita patologia, para o qual necessrio o desenvolvimento de um modelo animal, eliminando ou modificando dito gene num animal de laboratrio, mediante a tcnicanocaute.128S no caso de os resultados no modelo animal serem satisfatrios poder ser analisada a possibilidade de restabelecer o gene danificado mediante terapia gnica. utilizada para enriquecer um alimento: por exemplo, a composio do leite (que uma importante fonte de protenas para o consumo humano e animal) pode modificar-se mediante transgnese, adicionando genes exgenos e inactivando genes endgenos para melhorar o seu valor nutricional, reduzir infeces nas glndulas mamrias, proporcionar aos consumidores protenas antipatognicas e preparar protenas recombinantes para o uso farmacutico.129130 til para melhorar a resistncia do organismo transformado: por exemplo, em plantas podem-se introduzir genes que conferem resistncia a agentes patognicos (vrus, insectos, fungos), assim como a agentes estressantes abiticos (salinidade, seca, metais pesados).131132133Medicina Forense[editar|editar cdigo-fonte]AMedicina Forensepode utilizar o ADN presente nosangue, nosmen, napele, nasalivaou em pelos existentes na cena de um crime para identificar o responsvel. Esta tcnica denomina-seimpresso genticaouperfil de ADN. Ao realizar a impresso gentica, compara-se o comprimento de seces altamente variveis do ADN repetitivo, como osmicrossatlites, entre pessoas diferentes. Este mtodo muito fivel para identificar um criminoso.134No entanto, a identificao pode complicar-se se a cena do crime estiver contaminada com ADN de pessoas diferentes.135A tcnica da impresso gentica foi desenvolvida em 1984 pelo geneticista britnico SirAlec Jeffreys,136e utilizada pela primeira vez para condenarColin Pitchforkpor causa dos assassinatos de Narborough (Reino Unido) em 1983 e 1986.137Pode-se requerer s pessoas acusadas de certos tipos de crimes que cedam una amostra de ADN para ser introduzida numa base de dados. Isto tem facilitado o trabalho dos investigadores na resoluo de casos antigos, onde s se obteve uma amostra de ADN da cena do crime, em alguns casos permitindo exonerar um convicto. A impresso gentica tambm pode ser utilizado para identificar vtimas de acidentes em massa,138ou para realizar provas de consanguinidade.139Bioinformtica[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:BioinformticaABioinformticaimplica a manipulao, busca eextraco de informaodos dados da sequncia do ADN. O desenvolvimento das tcnicas para armazenar e procurar sequncias de ADN gerou avanos no desenvolvimento desoftwarepara computadores, com muitas aplicaes, especialmentealgoritmos de busca de frases,aprendizagem automticae teorias debases de dados.140A busca de frases ou algoritmos de coincidncias, que procuram a ocorrncia de uma sequncia de letras dentro de uma sequncia de letras maior, desenvolveu-se para buscar sequncias especficas de nucletidos.141Em outras aplicaes comoeditores de textos, inclusive algoritmos simples podem funcionar, mas as sequncias de ADN podem gerar que estes algoritmos apresentem um comportamento dequase o pior caso, devido ao baixo nmero de carcteres. O problema relacionado doalinhamento de sequnciasprocura identificar sequnciashomlogase localizarmutaesespecficas que as diferenciam. Estas tcnicas, fundamentalmente oalinhamento mltiplo de sequncias, utilizam-se ao estudar as relaesfilogenticase a funo das protenas.142As coleces de dados que representam sequncias do ADN do tamanho de um genoma, tais como as produzidas peloProjecto Genoma Humano, so difceis de utilizar sem notaes que marcam a localizao dos genes e dos elementos reguladores em cada cromossoma. As regies de ADN que tm padres associados com genes codificantes de protenas ou ARN podem identificar-se por algoritmos delocalizao de genes, o que permite aos investigadores predizer a presena deprodutos gnicosespecficos num organismo mesmo antes que se tenha isolado experimentalmente.143Nanotecnologia de ADN[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:NanotecnologiaA nanotecnologia de ADN utiliza as propriedades nicas de reconhecimento molecular de ADN e outros cidos nucleicos para criar complexos ramificados auto-ensamblados com propriedades teis. Neste caso, o ADN utiliza-se como um material estrutural, mais que como um portador de informao biolgica.144Isto conduziu criao de lminas peridicas de duas dimenses (ambas baseadas em azulejos, assim como usando o mtodo de "ADN origami"), para alm de estruturas em trs dimenses em forma depoliedros.145Histria e antropologia[editar|editar cdigo-fonte]Ver artigo principal:Filogenia,Genealogia molecularO ADN armazena mutaes conservadas com o tempo e portanto contm informao histrica. Comparando sequncias de ADN, os geneticistas podem inferir a histria evolutiva dos organismos, a suafilogenia.146O campo da filogenia uma ferramenta potente nabiologia evolutiva. Se se compararem as sequncias de ADN dentro de uma espcie, osgeneticistas de populaespodem conhecer a histria de populaes particulares. Isto pode-se utilizar numa ampla variedade de estudos, desdeecologiaatantropologia; por exemplo, evidncia baseada na anlise de ADN est a ser utilizada para identificar as Dez Tribos Perdidas de Israel.147148Ver tambm[editar|editar cdigo-fonte] cido ribonucleico Exo Gene Intro Protena Sequncia de ADN TranscrioReferncias1. Ir para:abcdefAlberts, Bruce; Alexander Johnson, Julian Lewis, Kazuo, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walters.Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition. Nova Iorque e Londres:Garland Science, 2002.ISBN 0-8153-3218-12. Ir para cimaButler, John M. (2001)Forensic DNA Typing"Elsevier". pp. 1415.ISBN 978-0-12-147951-0.3. Ir para cimaMandelkern M, Elias J, Eden D, Crothers D. (1981). "The dimensions of DNA in solution".J Mol Biol152(1): 15361.PMID 7338906.4. Ir para cimaGregory S,et al.. (2006). "The DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1".Nature441(7091): 31521.PMID 16710414.5. Ir para cimaWatson J, Crick F. (1953). 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