Um pouco da história do DNA

George Mendel (1822-1884): É considerado o Pai da Genética Clássica. Sempre foi uma pessoa muito inteligente e quando era mais novo costumava estudava as plantas em casa e por isso os pais aconselharam-no a ir estudar para um mosteiro pois não tinham dinheiro para suportar o custo dos estudos. Nesse mosteiro, Mendel tinha como cargo a supervisão dos mosteiros. Mendel não se interessava apenas por plantas, ele também era meteorologista e estudou as teorias da evolução. 

Realizou uma experiência com ervilhas. Tentou cruzar duas espécies de ervilhas, uma redonda e outra enrugada e verificou que o resultado adquirido na primeira geração foi apenas de ervilhas redondas. Achou estranho apenas aparecerem ervilhas redondas e por isso esperou pela segunda geração e aí um quartas das ervilhas eram enrugadas e as outras redondas.

Johann Friendrich Miescher: Era um bioquímico alemão que tinha como objetivo determinar os compostos químicos existentes no núcleo das células. A sua pesquisa incidiu nos glóbulos brancos do pus, pois é uma célula que apresenta grandes núcleos e fáceis de isolar do citoplasma. Ele obtia o pus nas ligaduras usadas para os ferimentos. Johann descobrir um material de natureza ácida composta de fósforo e azoto. Era um composto constituído por moléculas grandes às quais designou por nucleína. 

Albrecht Kossel: Ele demonstrou que a nucleína continha bases azotadas na sua estrutura, daí serem ricas em azoto.

Richard Altmann: Foi aluno de Miescher e em 1889 comprovou a natureza ácida, obtendo a nucleína com alto grau de pureza e designou-a por ácido nucleico. 

A partir destes cientistas, houve numerosas investigações e foi descoberto que a degradação do ácido nucleico resultava em quatro tipos de bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina e timina) e outro produto da degradação era um glúcido com cinco átomos de carbono, uma pentose e um fosfato. Foi descoberto, em 1890, um outro tipo de ácido nucleico na levedura (fermento). Este possuía uracilo em vez de timina e uma pentose diferente. Aparecem duas classificações de ácidos nucleicos: o ácido ribonucleico (RNA) e o ácido desoxirribonucleico (DNA).

Phoebus Levine e Walter Jacobs: No princípio do século XX comcluíram que o componente básico dos ácidos nucleicos é composto por uma unidade composta por uma base azotada ligada a uma pentose (açucar) e esta ligada a um fosfato. Esta unidade designou-se por nucleótido. Um ácido nucleico é então constituído por diversos nucleótidos unidos entre si, formando um polinucleótido.

Frederick Griffith (1928): O princípio transformante de Griffith, é uma substância química que permanece intata após a sua morte e é capaz de determinar as caraterísticas da mesma. A transformação é uma maneira de recombinação, troca ou transferência de informação genética entre organismos ou de um organismo para o outro, ocorrendo em vírus, mas não em todas as espécies da bactérias. Começou a duvidar que fossem as proteínas que possuíam toda a informação genética mas sim o DNA. Então decidiu desvendar o "mistério" e resolveu começar com as suas experiências.

Ele trabalhava com bactérias da espécie diplocccus pneumoniae, as quais provocam pneumonia em mamíferos. Estava interessado nas origens de linhagens diferentes de S. Pneumonia e o porquê de alguns tipos serem virulentos e outros não. Verificou que esta bactéria apresentava duas formas: tipo R (desprovida de cápsula e com aspeto rugoso) e tipo S (envolvida por uma cápsula de polissacarídeos o que lhes confere um aspeto liso).

Para isso procedeu da seguinte forma:

• Em A: injetou bactérias do tipo S no Rato e este contraiu pneumonia e morreu;
• Em B: injetou bactérias do tipo R no Rato e este não contraiu pneumonia e continuou saudável;
• Em C: injetou bactérias do tipo S mortas no Rato e este não contaiu pneumonia e não morreu;
• Em D: injetou no Rato uma mistura de bactérias com cápsula mortas pelo calor e bactérias vivas sem cápsula, e este contraiu pneumonia e morreu. 

O espanto foi que se podia retirar células vivas dos ratos mortos e estas células davam colónias lisas e eram prejudiciais após injeção subsequente. Os restos das células S mortas (lisas), converteram as células R vivas (rugosas) em células S vivas. Chamou então a este processo, transformação. Apesar de não saber o porquê de as células S mortas terem transformado as células R vivas em células S vivas, ele supôs que houvesse alguma substância na capa dos polissacarídeos das bactérias mortas que tivessem interferido nessa transformação.

Avery, Mac Leod e Mac Carthy: Deram continuiade aos trabalhos de Griffith e concluíram que era a molécula de DNA a responsável pelo comando da vida celular.

Com esta experiência pode-se concluir que o componente do extrato celular que constituí a substância química responsável pela transformação dos pneumococos é o DNA.

Hershey e Chase (1952): Fizeram com que a comunidade científica aceite que é a molécula DNA que contém a informação para o organizar e o funcionamento da célula. Na época conhece-se os constituintes do DNA mas não a sua estrutura. Fizeram uma experiência que consistia em resolver definitivamente a questão do DNA. Para tal utilizaram vírus que infetam as bactérias, para realizarem experiências que contribuíram para confirmar que a molécula de DNA é o suporte físico da informação genética. Uma vez no interior da bactéria, o DNA do vírus multiplica-se e a bactéria passa a produzir proteínas virais, que vão constituir a cápsula dos novos vírus, ou seja, a bactéria passa a "obedecer a ordens do vírus". Antes de iniciarem as suas experiências estes investigadores consideraram que:

• Os vírus são seres simples que não são considerados seres vivos pois não apresentam metabolismo próprio, dependendo de outros seres que infetam;
• Os vírus não penetram nas células (a cápsula fica no exterior);
• As proteínas da cápsula de vírus apresentam enxofre (S) ,as não têm fósforo (P);
• O DNA apresenta na sua constituição fósforo (P), mas não contêm enxofre (S).

Isolaram dois lotes de bacteriófagos (vírus que utilizam bactérias para se multiplicarem) que marcaram radioativamente, para se conseguir obervar a sua trajetória ao microscópio. Num dos lotes marcaram só o enxofre das proteínas (35S) e no outro somente o fósforo do DNA (32P). 

1. Os bacteriófagos fixam-se na parede da bactéria, perfuram-na e introduzem nela o seu DNA;
2. As proteínas da cásula ficam no exterior;
3. O DNA do vírus multiplica-se várias vezes no interior das bactérias;
4. A bactéria "ao serviço do vírus" passa a produzir proteínas virais.

Passado algum tempo, a parede da bactéria rompe e libertam-se para o exterior os vírus recém-formados. Como apenas o DNA viral penetra nas bactérias e não as proteínas, pode concluir-se que é o DNA que contém a informação genética necessária para a produção de novos vírus.

Rosalind Franklin: Através do estudo de Maurice Wilkins, obteve uma imagem da difração dos raios X de DNA cristalizado, entre 1947 e 1950. O radiograma mostra uma configuração em cruz o que significa a forma em hélice. Estes estudos permitiram a Maurice, James D. Watson e Francis Crick confirmar a estrutura em hélice do DNA. Rosaline acaba por falecer antes de receber o prémio Nobel.

James D. Watson e Francis Crick: James, biólogo americano e Francis, físico inglês, propuseram uma das maiores conquistas científicas do séc. XX, o modelo da dupla hélice. Esta conquista fez com que eles ganhassem o prémio Nobel da Fisiologia e Medicina.

Erwin Chargaff: Descobre duas regras fundamentais para a compreensão do DNA. Já se sabia que era feita a partir de 4 bases: adenina, guanina, timina e citosina. 

• Regra 1: A quantidade de adenina é equivalente à de timina e a de guanina é igual à de citosina, mas que essas quantidades não são iguais para os dois pares de bases. 
• Regra 2: A quantidade de adenina, guanina, citosina e timina é diferente para indivíduos diferentes.

A quantidade de Adenina + Guanina (bases de anel duplo) é igual à quantidade de Timina + Cistosina (bases de anel simples)

Esta última regra foi muito importante pois usaram-na para desenvolver o seu modelo de pares de base para a estrutura da dupla hélice.

Meselson e Stahl: Fizeram experiências que apoiaram a hipótese de replicação semiconservativa. Imaginaram que conseguiriam marcar as duas cadeias da molécula de DNA, e poderiam ter uma previsão sobre o que aconteceria a essas cadeias com o decorrer das gerações seguintes.

Francis Crick: Propõe o Dogma da Biologia Molecular. Esse dogma propõe que existe uma unidirecionalidade na informação contida nos genes em que esta informação genética é perpetuada através da replicação do DNA e é traduzida através de dois processos:

• A transcrição que converte a informação do DNA em RNA;
• A tradução que converte a informação contida no RNA em proteínas.

Desencadeou-se o Projeto do Genoma Humano, em 1987, cuja meta foi sequenciar todos os cerca de três biliões de nucleótidos do DNA humano.