O amadurecimento da Biologia Molecular como disciplina
científicaProf. Dr. Francisco Prosdocimi
FATOS E ESPECULAÇÕES INICIAIS SOBRE OS MOLDES DE RNADO LIVRO : A PASSION FOR DNA; GENES, GENOMES AND SOCIETY
O papel do RNA• Salvador Luria (1912-91)
• Vírus podem ter DNAou RNA
• Avery, MacLeod, McCarty– 1944: DNA como princípio
transformante– Crítica: DNA poderia estar contaminado com proteínas
• Hershey e Chase– Prova final e conclusiva para aceitar o DNA como a molécula da
hereditariedade– Watson leu o artigo em 1951 para uma platéia indiferente na
sociedade de microbiologia...
Hershey and Chase
Jean Brachet (1909 – 1998)• Cientista belga trabalhando
em Bruxelas• 1933
– DNA está no núcleo, RNA no citoplasma• 1951
– Enfatiza a correlação entre o conteúdo de RNA de uma célula e a síntese de proteínas
• ~1952– Corta a alga em duas metades e percebe que a
metade sem núcleo continua produzindo proteínas• DNA não tem participação na síntese de proteínas
O nascimento da dupla hélice• Haviam fortes evidências de que o DNA carregava o material
genético• 1952: primeiro encontro de Watson e Crick
– “Desde o dia de nosso primeiro encontro, Crick e eu pensamos que seria altamente provável que a informação genética do DNA fosse codificada pela seqüência de quatrobases”
– DNA tinha estrutura helicoidal– A dupla hélice explicava tudo!
– O que eles viram com clareza?• A possibilidade de um código digital para
a herança
– Resolução do problema por construção de modelos teóricos!
Levene X Watson-Crick
A dupla hélice• Alto poder explicativo e preditivo:
– Como seria codificado um gene– Como ocorreria a duplicação do DNA– Estrutura química precisa
da molécula– Proporções de bases
• Novas perguntas...– Pra quê servia o RNA?– Como acontecia a síntese
de proteínas
1953
A estrutura do RNA
• Só às vezes parecia ter estrutura helicoidal...
• Sem equivalência – [A] != [U]
[G] != [C]• Motivo: fita simples
Como a estrutura do DNA clarificou tantas coisas, talvez
seja hora de estudarmos a estrutura do RNA...
1953: Watson muda-se para Pasadena
Trabalha com Alex Rich na estrutura do RNA
Mas...
Finalmente, Gamow
• Físico russo (1904 –1968)
• Distâncias observadas– Entre aminoácidos: 3,6 Å– Entre bases: 3,4 Å
• Logo, as proteínas devem irse encaixando no DNA comoum tipo de lego para se formarem(modelo mecanicista)
V TM
DC
Gamow brinca de lego
O código de Gamow• 20 aminoácidos
– 2 bases, 42 = 16 combinações– Logo, pelo menos 3 bases– 43 = 64; logo o código é redundante (degenerado)
• Watson– Sabia que o DNA não era o molde para a síntese– Mas... Pensava que o RNA poderia ser dupla-fita...
Códigos sobrepostos• Haveria a obrigação de que certos aminoácidos
fossem encontrados sempre, ou normalmente, adjacentes
• AUC compromete o UC em estar no próximo códon; – Limitação do códon seguinte a somente quatro
possibilidades• UCA, UCC, UCG, UCU
• Sanger (1949, 1952)– Produz a primeira estrutura primária
de uma proteína– Sequência de aminoácidos incompatível
com o código de Gamow
O RNA Tie Club• Com 20 membros, um para
cada aminoácido, jamais teveuma única reunião formal
• Esforço conjunto para desvendaro código genético (como o DNA codificava proteínas)
• Várias das cartas para o clube foram enviadas pelos membros, cartas estas que viravam publicações
• Dentre elas, a mais importante foi...
Crick e a hipótese do Adaptador
• Depois de passar meses discutindo com Brenner e Gamow sobre os códigos, Crick começou a questionar sua premissa básica– Seria difícil acomodar quimicamente todas as
cadeias laterais dos aminoácidos no código do DNA– Ainda mais se considerássemos que o código era
degenerado (mesma cadeias laterais para diferentes códons)
• Deve haver um adaptador, polinucleotídeos que pareiem com RNAs moldes
Os intermediários acilados• Mahlon Hoagland e Paul Zamecnik
– RNAs solúveis de alta-energia ligavam aos aminoácidos acilados
• 1957• Watson sabia que
tais moléculaspoderiam ser osadaptadores de Crick
Os Ribossomos• Watson e Tissieres
• Complexos ribonucleoproteícos– Subunidades 30S e 50S– RNAs 16S e 23S
• Pressuposição enganada sobre a função dos RNAs do ribossomo– Estaria ali o código para a
produção das proteínas?– Só existiam em dois tamanhos (16S/23S)– Não tinham taxa AT/GC como a do DNA
Subunidade30S
RNA 16S
Estrutura 3D altamente complexa
O fago T2• O RNA específico do fato continha conteúdo
de bases igual ao DNA do vírus1. T2-RNA liga na unidade 30S2. Unidade 30S liga na 50S, formando a 70S3. Síntese de proteínas
• Ribossomos não continham o molde, porém funcionavam como locais de síntese
• Descoberta de um novo RNA, o RNAm– Heterogêneo em tamanho– Pequena porcentagem do total
Etapas para o início da tradução
O código genético• Posteriormente
uma série de sequências de poli-nucleotídeo ou poli-dinucleotídeo puderam ser traduzidas em proteínas, chegando ao código genético conhecido hoje
O modelo completo
Conclusão• As bases teóricas da biologia molecular foram
fundadas entre os anos de 1950 e 1960• Depois disso, o funcionamento molecular dos
organismos biológicos passou a ser entendido, groso modo
• Finalmente foi possível compreendermecanisticamente como é transmitida a herança biológica, problemas enfrentados por Darwin e Mendel na hora de erigir suas teorias
Ufa!