DNA - Duplicação

A molécula de DNA é dotada da capacidade de produzir cópias idênticas a ela mesma, sendo essa propriedade denominada duplicação ou replicação. O modelo de Watson e Crick tem implícito um mecanismo para a duplicação do DNA. Durante a replicação (figura abaixo), ocorre separação das cadeias e cada uma delas serve de molde para a formação do seu complemento. Assim sendo, onde na cadeia original existir uma guanina (G), somente uma citosina (C) deverá se encaixar na nova cadeia ou vice-versa e, onde ocorrer uma adenina (A), apenas uma timina (T) se encaixará na nova cadeia ou vice-versa, formando, em condições normais, apenas pares G-C e A-T. Ao fim do processo, formam-se dois DNAs filhos idênticos ao  paterno. Cada uma das moléculas-filhas (ver figura a seguir) possui uma cadeia do DNA original (filamento original) e outra recém-sintetizada (filamento novo). Em face de cada molécula filha conservar metade da molécula mãe, esse processo de duplicação é chamado semiconservativo (em cada nova molécula formada, um filamento é “velho” e o outro é “novo”).

A replicação do DNA depende de um complexo multienzimático (DNA girase outopoisomerase II, primase, DNA ligase, DNA polimerase I, DNA polimerase III, etc.), bem como de nucleotídeos livres e de uma cadeia de DNA que servirá como matriz ou molde, entre outros fatores. O rompimento das diversas pontes de hidrogênio, a fim de separar as cadeias da molécula original, não constitui dificuldade, pois, apesar de serem altamente específicas, são bastante frágeis. A formação e o rompimento dessas pontes independem da DNA polimerase. A ação dessa enzima (figura abaixo) consiste em catalisar a polimerização dos nucleotídeos, formando a ligação fosfodiéster, com liberação de um difosfato.

Durante a replicação do DNA, cada molécula-filha possui apenas uma das cadeias parentais (indicada em preto na figura seguir) emparelhada com uma cadeia nova (indicada em branco na figura abaixo). As duas cadeias parentais originais permanecem intactas, formando-se sempre duas moléculas-filhas a partir da molécula original.

O processo de replicação semiconservativo foi demonstrado experimentalmente, em 1958, por Matthew Meselson e Franklin Stahl. As principais etapas desse trabalho estão esquematizadas na figura a seguir. Eles cultivaram Escherichia coli, durante 14 gerações em um meio de cultura onde a única fonte de nitrogênio(ClNH₄) continha o ¹⁵N, isótopo “pesado” do nitrogênio, em lugar o ¹⁴N, isótopo “leve”, a fim de obter DNA com ambas as cadeias pesadas. Em seguida, transferiram as bactérias para um meio contento ¹⁴N, sob a forma de ClNH₄, como única fonte de nitrogênio, no qual elas foram cultivadas por algumas gerações. Amostras do DNA dessas bactérias foram isoladas antes(parental) e depois da mudança de meio, durante vários intervalos de tempo(primeira geração, segunda geração e terceira geração).

Em função do ¹⁵N ser mais “pesado” que o ¹⁴N, a proporção relativa desses elementos no DNA influencia na sua densidade. As diferentes densidades podem ser evidenciadas através de um gradiente de sedimentação de cloreto de césio, técnica usada por Meselson e Stahl. Quando a amostra de DNA é colocada numa solução concentrada de cloreto de césio e submetida à ultracentrifugação, ela se distribui em bandas, em função da sua densidade e de acordo com o gradiente de densidade formado pela solução de cloreto de césio, como mostra a figura abaixo. Nela, (A) indica a posição antes da centrifugação, com a amostra colocada sobre o gradiente de concentração de cloreto de césio, e (B) indica as diversas posições após a centrifugação, cada uma delas contendo um tipo de molécula de DNA [“pesado”-“pesado” (15-15),“pesado”-“leve” (15-14) e “leve”-“leve” (14-14)].

A figura a seguir mostra as bandas obtidas no trabalho de Meselson e Stahl: (a) DNA “pesado” (ambas as cadeias com ¹⁵N); (b) DNA “leve” (ambas as cadeias com ¹⁴N); (c) bandas resultantes da mistura de DNA com ambas as cadeias “leves” (14-14) e ambas as cadeias “pesadas” (15-15). Ressaltamos que os gradientes representados em (b) e (c) funcionam como controle do experimento, pois, tendo por base as bandas neles indicadas, é possível determinar os tipos de cadeias (“leve” ou “pesada”) presentes nos DNAs das diversas gerações. Assim sendo, percebe-se que em (d), resultado obtido após uma geração no meio ¹⁴N (primeira replicação após a transferência de ¹⁵N para ¹⁴N), há uma única banda com densidade intermediária (14-15), indicando que todas as moléculas de DNA apresentam uma cadeia “pesada” com ¹⁵N (cadeia parental) e uma cadeia “leve” com ¹⁴N (cadeia recém-formada). Em (e), segunda geração, metade das moléculas foi idêntica às da geração anterior (14-15) e a outra metade constituída só de ¹⁴N (banda “leve”). Os resultados indicados em (d) e em (e) são provas inequívocas de que o DNA se replicava semiconservativamente. Em (f), terceira geração, percebe-se a formação de duas bandas, a exemplo do que foi evidenciado em F₂. Nessa geração, das oito moléculas de DNA formadas, apenas 2 (1/4)apresentam densidade intermediária (14-15). Trabalhos posteriores evidenciaram que em eucariotos a replicação do DNA também é do tipo semiconservativo.

A figura abaixo relaciona as posições das bandas em um gradiente de sedimentação de cloreto de césio e os DNAs extraídos durante diferentes gerações [inicial (15-15), primeira (14-15), segunda (14-14 e 14-15) eterceira (14-14 e 14-15)].

A tabela a seguir mostra as porcentagens das diferentes moléculas de DNA ao longo das gerações. Ela representa, resumidamente, os resultados obtidos por Meselson e Sthal, mencionados acima.

	DNA (15N-15N) (“PESADO”)	DNA (14N-15N)(“MÉDIO”)	DNA (14N-14N) (“LEVE”)
Geração inicial/geração parental (antes da transferência)	100%	-	-
Primeira geração (após a transferência de15N para 14N)	-	100%	-
Segunda geração (após a transferência de15N para 14N)	-	50%	50%
Terceira geração (após a transferência de15N para 14N)	-	25%	75%

Em havendo erro durante a replicação, que pode ser “espontâneo” ouprovocado por agentes físicos, químicos ou biológicos, formam-se, em não havendo reparação, DNAs-filhos diferentes do original, gerando alterações conhecidas como mutações gênicas.

No caso do DNA monofilamentar, a duplicação ocorre em duas etapas: ofilamento único (+) orienta a formação da cadeia complementar (-) e esta serve de molde, após separação, para formação de cadeias iguais à original(+).

TRABALHOS DE OKAZAKI

Trabalhos realizados nos anos 1960, por Reiji Okazaki demonstraram que, durante a replicação, uma das novas cadeias do DNA é produzida empedaços curtos, formando os chamados fragmentos de Okazaki, comcerca de 1.000 a 2.000 nucleotídeos e coeficiente de sedimentação em torno de 10S. Dessa forma, a replicação do DNA, além de ser semiconservativa, como mostramos acima, é também“semidescontínua”, havendo uma fita líder ou contínua (leading strand),em que a síntese prossegue na direção 5′ – 3′, mesmo sentido do movimento da forquilha de crescimento, e uma fita descontinuaou “lenta” (lagging strand), na qual a síntese  5′ – 3′ ocorre no sentido aposto à do movimento da forquilha de replicação (forquilha de crescimento). A figura abaixo mostra o esquema atual de replicação “semidescontínua” do DNA. A DNA polimerase III como todas as demais DNAs polimerases já caracterizadas até o momento, só adicionam nucleotídeos no sentido 5′ - 3′. Como as duas cadeias do DNA são antiparalelas (ver modelo de Watson e Crick) e a replicação de ambas é simultânea, uma delas (fita “lenta” ou “atrasada”) tem obrigatoriamente de ser feita na direção da origem. Ao contrário da fita “rápida”, ela tem que ser reiniciada várias vezes e, desse modo, sua síntese é descontínua. Outro ponto importante é que as cadeias são começadas a partir de um iniciador (primer) que é umoligorribonucleotídeo (RNA primer, especificamente), contendo cerca de 10 a 12 ribonucleotídeos, sintetizado por uma enzima denominadaprimase, que é uma RNA polimerase. Isso se deve ao fato da DNA polimerase ser incapaz de iniciar a polimerização de nucleotídeos, capacidade que a RNA polimerase possui. A partir desse RNA inicial, segue-se a inserção dos desoxirribonucleotídeos, constituintes do DNA. O referido primer é posteriormente removido pela DNA polimerase I que também completa a “falha” com os desoxirribonucleotídeos correspondentes, cabendo à DNA ligase fazer ajunção das extremidades 3′OH e 5′P da cadeia. Devemos ressaltar que, em função de haver uma grande probabilidade de erros na inserção dos primeiros nucleotídeos, a formação do RNA primer é importante para a manutenção da fidelidade do DNA. A remoção dos primeiros nucleotídeos inseridos elimina uma provável mutação que possa ter ocorrido.

Lembramos (figura a seguir) que a fita líder (“adiantada”) prossegue continuamente a partir de um único primer de RNA. Na fita “lenta”(descontínua), entretanto, cada fragmento de Okazaki é sintetizado a partir de um primer. Dessa forma, na fita descontínua o número primer é igual ao número de fragmentos de Okazaki formados. Como se pode constatar, aduplicação do DNA é bidirecional. Ressaltamos que, durante a replicação, aproteína específica de filamento único (mostrada na figura acima) também conhecida como proteína de ligação de fita simples, liga-se ao DNA monofilamentar impedindo que os dois filamentos se reassociem imediatamente.

A tabela abaixo mostra, resumidamente, a ação das principais enzimas relacionadas com a duplicação do DNA.

ENZIMA	AÇÃO
DNA polimerase I	Remove os RNAs iniciadores dos fragmentos de Okazaki (atividade exonucleolítica) e preenche os espaços na fita complementar.
DNA polimerase III	Catalisa o acréscimo de desoxirribonucleotídeos na forquilha de crescimento.
Primase(RNA polimerase)	Catalisa a formação dos RNAs iniciadores para a síntese de DNA.
DNA ligase	Catalisa a união dos fragmentos adjacentes de Okazaki.
Helicase	Movimenta-se ao longo da dupla hélice de DNA utilizando a energia da hidrólise de ATP para desenrolar as duas fitas.
Topoisomerase I	Corta uma fita do DNA, rotaciona essa fita sobre a outra e rejunta as extremidades, evitando o emaranhamento do DNA durante a replicação.
Girase (topoisomerasetipo II)	Corta e rejunta ambas as fitas, evitando o emaranhamento do DNA durante a replicação.

Veja quais vacinas os adultos devem tomar

da Folha de S.Paulo

Parara receber qualquer uma delas, basta levar documento de identidade

Dupla tipo adulto (dT)
(difteria e tétano)
Difteria Causada por uma bactéria, afeta o sistema respiratório e causa febres e dores de cabeça. Em casos graves, pode evoluir para uma inflamação no coração. É contraída pelo contato com secreções de pessoas infectadas
Tétano A toxina da bactéria causadora do tétano compromete os músculos e leva a espasmos. A musculatura respiratória é uma das mais comprometidas. Ferir o pé com prego enferrujado é uma das formas mais conhecidas de contágio
Quem deve tomar
Todos, a cada dez anos
Quando tomar
A primeira parte da vacinação da dT é feita em três doses, com intervalo de dois meses entre a primeira e a segunda e entre a segunda e a terceira. Geralmente, essas três doses são tomadas na infância. Certifique-se olhando a carteira de vacinação. Depois delas, o reforço deve ser feito a cada dez anos

Tríplice-viral
(sarampo, caxumba e rubéola)
Sarampo Doença caracterizada por manchas vermelhas no corpo e transmitida por via respiratória
Caxumba Conhecida por deixar o pescoço inchado, também tem transmissão por via respiratória. Nos adultos, costuma ser mais grave do que em crianças
Rubéola Caracterizada por aumento dos gânglios do pescoço e por manchas avermelhadas na pele, é mais perigosa para gestantes. O vírus pode levar à síndrome da rubéola congênita, que prejudica a formação do bebê nos três primeiros meses de gravidez. A síndrome causa surdez, má-formação cardíaca, catarata e atraso no desenvolvimento
Quem deve tomar
Todos os nascidos a partir de 1960. O Ministério da Saúde considera que quem nasceu antes disso já foi vacinado ou já teve a doença
Quando tomar
O adulto deve tomar a tríplice-viral se ainda não tiver recebido as duas doses recomendadas para a imunização completa. Mulheres que pretendem ter filhos, não foram imunizadas ou nunca tiveram rubéola devem tomar a vacina um mês antes de engravidar

Vacina contra a hepatite B
Hepatite B Transmitida pelo sangue, em geral não apresenta sintomas. Alguns pacientes se curam naturalmente. Em outros, a doença pode se tornar crônica, levando a lesões do fígado que podem evoluir para a cirrose
Quem deve tomar
Todos os que não tomaram as três doses da vacina
Quando tomar
Gratuitamente, até os 19 anos ou em qualquer fase da vida caso o adulto faça parte de um grupo de risco (pessoas que tenham contato com sangue, como profissionais de saúde, podólogos, manicures, tatuadores e bombeiros, ou que tenham relacionamentos íntimos com portador da doença). Fora isso, qualquer adulto em clínicas particulares

Pneumo 23
(doenças pneumocócicas)
Pneumonia Entre os principais sintomas dessa inflamação dos pulmões, estão febre alta, suor intenso, calafrios, falta de ar, dor no peito e tosse com catarro
Quem deve tomar
Adultos com doenças crônicas em órgãos como pulmão e coração -alvos mais fáceis para o pneumococo. É a única vacina do calendário que não é oferecida em postos de saúde. É preciso ir a um Centro de Referência para Imunobiológicos Especiais, em locais como o Hospital das Clínicas e a Unifesp. Endereços no site www.cve.saude.sp.gov.br
Quando tomar
Quando o adulto for portador de doença crônica

Vacina contra a febre amarela
Febre amarela Transmitida por mosquito, tem como principais sintomas febre, dor de cabeça, calafrios, náuseas, vômito, dores no corpo, icterícia (pele e olhos amarelados) e hemorragias
Quem deve tomar
Pessoas que estiverem em áreas de risco ou com viagem marcada para essas regiões. São elas: zonas rurais no Norte e no Centro-Oeste do país e alguns municípios dos Estados do Maranhão, do Piauí, da Bahia, de Minas Gerais, de São Paulo, do Paraná, de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul. Mais de 120 países exigem o certificado dessa vacinação
Quando tomar
Pessoas que morarem em locais de risco devem tomar a vacina a cada dez anos, durante toda a vida. Quem for para uma dessas regiões precisa ser vacinado pelo menos dez dias antes da viagem

Vacina contra o influenza (gripe)
Gripe Transmitida por via respiratória, leva a dores musculares e a febres altas. Seu ciclo costuma ser de uma semana
Quem deve tomar
Maiores de 60 anos nos postos de saúde ou qualquer adulto em clínicas particulares
Quando tomar
É possível se vacinar em qualquer época. Quem preferir, pode esperar os meses de campanha de vacinação dos idosos

Pesquisa identifica mutações que ocorrem em células cancerígenas

Agência Fapesp

Em uma das maiores pesquisas genômicas já feitas sobre o câncer, um grupo de cientistas nos Estados Unidos sequenciou os genomas completos de tumores de 50 pacientes com câncer de mama e comparou os resultados com os DNAs de pessoas sem a doença.

A comparação permitiu identificar mutações que ocorrem apenas nas células cancerígenas. A pesquisa revela uma grande complexidade nos genomas dos tumores e poderá auxiliar no desenvolvimento de novas alternativas de tratamentos.

O trabalho foi apresentado no sábado, 2, na 102ª Reunião Anual da Associação Norte-Americana de Pesquisa do Câncer, em Orlando, na Flórida.

No total, os tumores analisados apresentaram mais de 1,7 mil mutações, das quais a maior parte era única para cada mulher. "Genomas do câncer são extraordinariamente complicados, o que explica nossa dificuldade em prever consequências e encontrar novos tratamentos", disse Matthew J. Ellis, professor da Escola de Medicina da Universidade de Washington em Saint Louis, um dos líderes da pesquisa.

Os cientistas sequenciaram mais de 10 trilhões de pares de base de DNA, repetindo as operações para cada tumor e para cada amostra dos voluntários sadios por em média 30 vezes para garantir a validade dos resultados.

"Os recursos computacionais utilizados para analisar tamanha quantidade de dados são semelhantes aos produzidos pelo Grande Colisor de Hádrons, usado para entender o funcionamento das partículas subatômicas", disse Ellis.

As amostras de DNA vieram de pacientes que se submeteram a testes clínicos no Grupo de Oncologia do American College of Surgeons, liderado por Ellis. Todas as pacientes no estudo tinham o chamado câncer de mama positivo para receptor de estrógeno, no qual as células tumorais têm receptores que se ligam ao hormônio e ajudam os tumores a crescer.

A pesquisa confirmou que duas mutações são relativamente comuns em mulheres com câncer de mama. Uma deles é a PIK3CA, presente em cerca de 40% dos tumores do tipo que expressam receptores para estrógeno. Outra é a TP53, presente em cerca de 20% dos pacientes.

Ellis e colegas encontraram uma outra mutação, denominada MAP3K1, que controla a morte celular programada e não se encontra ativada em cerca de 10% dos cânceres de mama positivos para receptor de estrógeno.

Os cientistas também encontraram outros 21 genes que mostraram mutações significativas, mas em taxas inferiores e não apareciam em mais do que três pacientes.

Apesar da raridade dessas mutações, Ellis destaca sua importância. "Câncer de mama é tão comum que mesmo mutações que apareçam com frequência de 5% envolverão milhares de mulheres", destacou.

SAIBA MAIS EM: www.agencia.fapesp.br

Estudo descreve cannabis sem efeitos alucinógenos para uso medicinal. (via - Estadão)

Londres - Uma equipe de cientistas do Instituto Nacional de Saúde de Bethesda (Estados Unidos) analisou a possibilidade de criar uma variante do cannabis - planta que dá origem à maconha - para uso medicinal que anule as propriedades alucinógenas da substância original, mas que conserve a capacidade analgésica.

Nir Elias/Reuters

Plantação de cannabis em Israel para fins medicinais

Em um estudo publicado na revista digitalNature Chemical Biology, os pesquisadores descrevem como é possível obter substâncias que minimizem os efeitos alucinógenos ao se modificar os componentes dos atuais remédios baseados em canabinoides.

O consumo deste tipo de medicamento se associa a uma significativa deterioração psicomotora, o que limita seu desenvolvimento como analgésico de uso clínico.

Tanto os efeitos psicoativos quanto os efeitos analgésicos da maconha são determinados pelo componente ativo o THC (tetrahidrocanabinol).

É conhecido que os efeitos alucinógenos da substância se devem à interação do THC com o receptor de  canabinoides CB1R, mas o mecanismo pelo qual se produz o efeito analgésico se conhece com menos detalhes.

O grupo liderado pelo cientista Li Zhang constatou que os efeitos analgésicos da maconha são provocados pelo THC quando age sobre o canal iônico GlyR, um receptor do aminoácido neurotransmisor glicina.

Os pesquisadores observaram como o THC se une a alguns segmentos da transmembrana do GlyR e como se produzem interações entre os constituintes químicos do tetrahidrocanabinol e o receptor.

O estudo conclui que eliminar os grupos Hidroxilos do THC permite obter um composto do cannabis que não ative o GlyR.

Com esse conhecimento, o grupo de Zhang foi capaz de desenhar substâncias análogas ao THC que ativam o GlyR, mas que não aumentam a atividade do CB1R, por isso conservam suas propriedades analgésicas, mas não as psicoativas.