Se você acha que fica difícil com um fio de tamanho normal, imagine tentar costurar uma minúscula fita de DNA. Lee Strickland / Getty Images Não a culpamos por querer fazer do DNA o seu projeto de costura. Afinal, DNA constitui nosso código genético e, Como tal, ele exerce um tremendo poder biológico. Diz às nossas células o que fazer. Quando crescemos dois pés, ao invés de dizer, duas nadadeiras, é porque nossas células estão seguindo as instruções codificadas em nosso DNA. E quando desenvolvemos tumores, nossas células estão seguindo as instruções do DNA, também.
E se você pudesse alterar seu código genético? E se fosse tão fácil quanto acolchoar? Você poderia juntar o código "alto" com o código "moreno e bonito", tornando-se alto, moreno e bonito?
A resposta é um sonoro "não" por vários motivos. Primeiro, tão espertos quanto os geneticistas são, eles ainda não identificaram a maioria dos genes que nos tornam altos, moreno e bonito. Segundo, uma vez que crescemos além de ser uma bola de algumas células no início do desenvolvimento, torna-se tecnicamente muito difícil alterar o DNA em todas as nossas células. Em adultos, isso exigiria ajustes em cerca de 100 trilhões de células [fonte:Boal].
Existe ainda outra falha em seu projeto - aquela máquina de costura. Se você tentou manipular seu DNA com uma máquina de costura, você iria quebrá-lo. Na média, a agulha de uma máquina de costura tem cerca de 1 milímetro de diâmetro [fonte:Schmetz]. A largura de um cromossomo humano é pelo menos 500 vezes menor [fonte:Campbell et al.]. Além disso, O DNA é na verdade bastante frágil. Não pode suportar muita força sem quebrar. Na verdade, se você pendurasse um clipe de papel - um que era 50 milhões de vezes mais leve do que o tipo de escritório - no final do DNA, você iria quebrá-lo [fonte:Terao].
Então, a menos que você seja um cientista especialista em terapia genética, você não tem o equipamento ou o know-how para alterar seu DNA. Mas, felizmente, suas células fazem, e eles costuram DNA todos os dias sem a sua ajuda. Continue lendo para aprender sobre a máquina de costura da natureza.
DNA, o projeto de costura em questão SMC Images / Getty Images Se você leu Como funcionam as células, você sabe que nossas células se dividem. É como nos mantemos, crescer e reparar lesões. Se você é um adulto, você pode se surpreender ao saber que 2 milhões de células da medula óssea se dividem a cada segundo para manter glóbulos vermelhos suficientes no sangue [fonte:Becker].
Cada uma de suas novas células da medula óssea se parece e age exatamente como as antigas. Porque? Porque eles têm as mesmas instruções genéticas na forma de DNA. As células velhas se esforçam muito para copiar seu DNA e passá-lo para as novas células. Você pode pensar que acontece como copiar em uma copiadora, onde as células velhas mantêm seu DNA antigo, e novas células obtêm novo DNA. Mas o que acontece é mais como costurar.
Se você pudesse olhar dentro de uma de suas células da medula óssea, você veria que o DNA é feito de duas fitas "costuradas" juntas por ligações químicas. Quando a célula se divide, uma enzima "tesoura", chamado helicase , separa os dois fios. Como pequenos alfinetes, proteínas de ligação mantenha os dois fios separados. DNA polimerase , uma enzima que é o melhor alfaiate da cidade, segue o modelo dos fios antigos e costura em um novo fio feito de blocos de construção na célula. Depois que as células se dividem, cada um tem DNA "sob medida" feito de uma fita nova e uma velha. A replicação do DNA é um processo incrível e intrincado que você pode aprender em Como funciona o DNA.
Agora que sabemos como nossas células completam esse processo de forma competente e constante, vamos ver como as aspirantes a costureiras cientistas se comparam.
Um esquema da máquina proposta por Doyle, onde W é a largura, L é comprimento, E é o campo elétrico, X é o movimento horizontal e Y é o movimento vertical. Imagem cedida por Patrick Doyle, Departamento de Engenharia Química do MIT Isso pode não acontecer em uma máquina de costura Singer completa com pedal, mas os cientistas muitas vezes "costuram" pedaços do DNA de um organismo no de outro. O resultado é chamado recombinante ou " quimérico " DNA , nomeado após quimeras, as criaturas míticas que são parte leões, parte cabra e parte cobra.
Freqüentemente, os cientistas inserem DNA humano no DNA de bactérias ou leveduras [fonte:Tamarin]. Com um pouco mais de engenharia, bactérias e leveduras podem absorver o DNA recombinado e seguir as instruções como se nada tivesse acontecido. Os organismos então produzem proteínas humanas. O processo tem muitas aplicações em pesquisa, indústria e medicina. Agora mesmo, bactérias e leveduras estão produzindo grandes quantidades de insulina humana, que é usado para tratar diabéticos [fontes:Cold Spring Harbor National Laboratory, Eli Lilly].
Além de costurar DNA, os cientistas também estão endireitando isso. Nosso DNA está enrolado, enrolado, enrolado. Para estudar isso, você precisa endireitá-lo. Uma maneira popular é anexar um grânulo a qualquer extremidade do DNA, pegue as contas com um feixe de laser e separe-as com cuidado, diz Patrick Doyle, professor de engenharia química no MIT.
O que diabos os cientistas fazem com DNA endireitado? Em Como funciona a epigenética, você aprenderá que o mundo exterior, e até mesmo o mundo de nossos pais, pode influenciar quais das instruções em nossos genes nosso corpo segue. O ambiente pode "falar" com nossas células por meio de moléculas que direcionam a leitura de nosso DNA. Endireitando o DNA, ou pelo menos desenrolando-o um pouco, os cientistas podem estudar essas modificações. Eles podem observar as proteínas anexando substâncias químicas ao nosso DNA ou ativar e desativar genes. Outro uso do truque do grânulo é testar se as drogas destinadas a se ligar ao DNA funcionarão. Os cientistas podem sentir se a droga se ligou ao DNA medindo as mudanças na tensão da bobina [fonte:Doyle].
Se o que você quer são máquinas, sim - os pesquisadores estão construindo pequenos dispositivos que não costuram, mas endireitam o DNA. Doyle está fazendo um do tamanho de um selo postal que envia DNA em um fluxo de líquido através de um funil, endireitando-o. Ele poderia se tornar parte de um sensor ambiental que suga organismos do ar e detecta micróbios perigosos por sua sequência de DNA. Você gostaria de colocar o dispositivo de Doyle em seu porão, ao lado de sua máquina de costura? Não tão rápido:não está à venda, e custa mais de $ 10, 000 para fazer.
Mas o dispositivo que ganhou o prêmio por se parecer um pouco com uma máquina de costura de DNA vive nos laboratórios da Universidade de Kyoto. Um pouco maior que um cartão de crédito, também usa líquido para empurrar o DNA em um chip. Em um artigo de 2008 publicado na revista Lab on a Chip, os pesquisadores mostraram que podiam desenrolar um monte de cromossomos de levedura e, usando o líquido que flui e um pequeno gancho, descasque-os e cole-os nos postes. Então, deixando os cromossomos acumularem novamente, eles os enrolam em dois carretéis [fonte:Terao]. Os ganchos e carretéis medem milionésimos de metro - milhares caberiam na cabeça de um alfinete. Embora o dispositivo não tenha sido testado em DNA humano, Doyle diz que a demonstração técnica de manipulação por muito tempo, DNA facilmente quebrável sem quebrar era "muito legal". "Era uma maneira inteligente de pegar qualquer fita grande de DNA e movê-la, " ele diz.
Então você não pode costurar DNA junto com uma máquina de costura convencional, mas os cientistas podem manipular o DNA para nosso benefício. Continue lendo para ver o que mais os cientistas estão fazendo no campo da genética.
Agradecimentos especiaisObrigado a Ponzy Lu da Universidade da Pensilvânia e a Patrick Doyle do MIT por sua ajuda com este artigo.
Artigos relacionados do HowStuffWorks
Fontes
