James Watson, Francis Crick e o DNA

  Pércio Augusto Mardini Farias 

                       

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 O que é o DNA

DNA é a abreviatura, em inglês, de ácido desoxirribonucléico (DNA).

Figura 1: Animação da estrutura do DNA em rotação, feita com o software livre RasMol 2.7.2.1.1

(http://www.bernstein-plus-sons.com/software/rasmol/) usando o conjunto de dados bdna.pdb (http://www.wellesley.edu/Chemistry/Flick/molecules/bdna.pdb). O autor é Brian0918

(http://commons.wikimedia.org/wiki/User:Brian0918). A imagem digital está disponível para uso público em http://en.wikipedia.org/wiki/File:ADN_animation.gif.

Ele é um composto orgânico cujas moléculas contêm as instruções genéticas que coordenam o

desenvolvimento e funcionamento de todos os seres vivos. O seu principal papel é armazenar as

informações necessárias para a construção das proteínas e RNAs.

Se você não sabe o que são proteínas e o RNA, veja a seguir.

RNA

RNA é a abreviatura em inglês de ácido ribonucléico.

O DNA e o RNA são ambos ácidos nucléicos e as suas diferenças estão nos tipos das bases nitrogenadas

e dos açúcares que compõem estes polímeros de nucleotídeos. As bases que compõem o DNA são a

adenina, a guanina, a citosina e a timina. No RNA, a timina é substituída pelo uracil. O açúcar

componente do DNA é o 2- desoxirribose e no RNA é a ribose.

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 A função do DNA é agir como um meio de estocagem para as informações genéticas dos organismos. A

função do RNA é para ler, decodificar, e usar a informação recebida do DNA para fazer a proteína. Há

três classes de RNA: O RNA ribossômico, o RNA mensageiro e o RNA de transferência.

Proteína

As proteínas são polímeros de aminoácidos presentes em todas as células vivas. Elas são sintetizadas

pelos organismos vivos através de ligações peptídicas.

Existem bilhões de combinações possíveis e milhares de diferentes espécies nos corpos humanos; cada

tipo tem uma função a desempenhar. Elas são os componentes estruturais mais importantes dos

tecidos animais. Elas são parte fundamental da pele, das unhas, das cartilagens e dos músculos.

As enzimas são também proteínas que catalisam reações biológicas. Outras proteínas transportam

oxigênio, servem como hormônios reguladores de funções específicas do organismo e muitas outras

tarefas.

Entre os aminoácidos de ocorrência natural podemos citar a glicina, alanina, fenilalanina, valina, leucina,

isoleucina, serina, treonina, torosina, ácido aspártico, ácido glutâmico, cisteina, metinonina, lisina,

arginina, histidina, triptofano, asparagina, glutamina e prolina.

A Figura 2 mostra o desenho em 3D de uma proteína.

Figuras 2: Imagem 3D da Mioglobina, uma proteína, feita com dados do PDB - Protein Data Bank (http://www.rcsb.org/pdb/cgi/explore.cgi?pid=10551087909401&pdbId=1mbo), em 27 de fevereiro de 2008. O autor é AzaToth (http://commons.wikimedia.org/wiki/User_talk:AzaToth). A imagem digital está disponível para

uso público em http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Myoglobin.png.

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Os segmentos de DNA responsáveis por carregar a informação genética são denominados genes. O

restante da seqüência de DNA tem importância estrutural ou está envolvido na regulação do uso da

informação genética.

A Descoberta do DNA

A estrutura da molécula de DNA foi descoberta por dois cientistas - James Watson, americano, e Francis

Crick, britânico; ela ocorreu em 7 de Março de 1953. Por esta descoberta, Watson e Crick receberam o

Prêmio Nobel de Medicina em 1962, juntamente com Maurice Wilkins.

A descoberta da estrutura do DNA, com todas as suas implicações biológicas, foi um dos maiores

acontecimentos científicos do século XX. O número de pesquisas que inspirou é espantoso; provocou

uma explosão que transformou a bioquímica e abriu uma grande porta para o campo da biologia

molecular.

Leia o que afirmou Watson.

“O DNA, como Crick e eu estávamos cientes, contém a chave da natureza das coisas vivas, armazenando as informações hereditárias que são passadas de uma geração a outra e orquestrando o mundo inacreditavelmente complexo da célula. Se decifrássemos sua estrutura tridimensional, a arquitetura da molécula, teríamos o vislumbre do que Crick - entre sério e brincalhão - chamava de O Segredo da Vida”.

Francis Crick

Francis Crick nasceu em Northampton, no Reino Unido, em 1916. Ele é filho de um fabricante de sapatos

local e possui um irmão.

Ele se formou em Física pelo University College, em Londres. Após assistir a uma palestra de Linus

Pauling, o mais notável químico do século 20, Crick encontrou na Química uma inspiração para sua

carreira científica. Nessa época, ele conheceu também a Física Quântica e em sua cabeça construiu uma

perspectiva de pesquisar moléculas orgânicas, química da genética e mecânica quântica. Em 1949,

conseguiu um emprego no mundialmente famoso Laboratório Cavendish de Física, na Cambridge

University, no Reino Unido.

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Figura 3: Mapa do Reino Unido mostrando Cambridge, Londres e Northampton.

James Dewey Watson

James Dewey Watson nasceu em Chicago, nos Estados Unidos da América, em 1928. Quando tinha 15

anos se matriculou na Universidade de Chicago no curso de zoologia; aos 19, logo após ter se formado,

foi para a Universidade de Indiana.

Assim como Crick, ele também descobriu a física quântica. Em 1950, Watson ganhou uma bolsa para

estudar o metabolismo bacteriano. Primeiro, ele foi para Copenhague, na Dinamarca, e depois para

Nápoles, na Itália. Durante um congresso científico na Itália, ele conheceu o neozelandês Maurice

Wilkins, pesquisador do King’s College, em Londres.

Wilkins trabalhava para descobrir a estrutura química do DNA. Watson encontrou finalmente o que

queria fazer: desvendar o segredo da vida, descobrindo a estrutura do DNA. Com esse objetivo pediu

transferência para o Laboratório Cavendish, em Cambridge.

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Figura 4: Mapa dos Estados Unidos da América mostrando Chicago e Indiana.

Crick & Watson

Enquanto Crick descobria, entre um emaranhado de opções, sua vocação para a biologia, do outro lado

do Atlântico, Watson se preparava para deixar os Estados Unidos e ir peregrinar por universidades e

laboratórios na Europa com uma bolsa da Fundação Merck.

Quando Crick e Watson se encontraram, eles se entenderam imediatamente. Apesar das diferenças de

personalidade e idade, ambos tinham em comum o desejo de decifrar os segredos do DNA. Mesmo

com os conhecimentos por eles acumulados, havia uma lacuna em química e biologia, além de pouca

experiência com difração de Raios X, essencial àquela altura para estudar o DNA.

Mas, usando estes conhecimentos já adquiridos por Maurice Wilkins e Rosalind Franklin do King’s

College e os de Linus Pauling do California Institute of Technology (Caltech) sobre as estruturas de

biomoléculas complexas (principalmente das proteínas), Crick e Watson completaram as suas idéias e

concluíram que o DNA consistia de duas fitas helicoidais entrelaçadas. Em 25 de abril de 1953, a revista

Nature publicou o artigo “Estrutura molecular dos ácidos nucléicos” assinado por Crick e Watson.

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 A Linha do Tempo do DNA

1865 O tcheco Gregor Mendel publica sobre experimentos com ervilhas, surgindo às leis de Mendel (leis da hereditariedade).

1869 O suíço Friedrich Miescher isola o ácido desoxirribonucléico (DNA).

1882 O alemão Walter Flemming descobre os cromossomos dentro do núcleo celular.

1902 O americano Walter Sutton e o alemão Theodor Boveri concluem que a hereditariedade se encontra nos cromossomos.

1909 O dinamarquês Wihelm Johannsen cria o termo gene (unidade Mendeliana de hereditariedade); e os termos genótipo e fenótipo relacionando as características genéticas de uma pessoa com sua aparência externa.

1912 - 1927

Ocorrem grandes avanços dos estudos das estruturas do DNA através da difração de raios-X.

1931 O russo Phoebus Aoran Levene identifica os componentes básicos dos ácidos nucléicos. Os termos DNA e RNA se tornam bem divulgados.

1944 O austríaco Erwin Schrodinger publica o livro “O que é vida”; a americana Barbara McClintock explica o que é seqüência de DNA e outros cientistas sugerem que é o DNA que armazena as informações genéticas.

1949 O austríaco Erwin Chargaff fala sobre as relações quantitativas entre as bases que compõem o DNA.

1950 Os americanos Linus Pauling e Robert Corey após identificar as estruturas das proteínas propõem uma estrutura equivocada do DNA, o modelo da tripla hélice.

1952 A Britânica Rosalind Franklin obtêm importantes imagens do DNA por difração de raios-X.

1953 Os americanos James Watson e o britânico Francis Crick propõem a estrutura de dupla hélice para o DNA.

1960 O americano Arthur Kornberg identifica a “polimerase”, uma enzima que catalisa a síntese do DNA e já se fala sobre engenharia genética.

1961 Vários cientistas descobrem que o RNA mensageiro é o que leva as informações genéticas na produção de proteínas.

1966 Vários grupos de pesquisa decifram a série completa de palavras do código genético.

1976 É criada uma companhia de engenharia genética e é comercializada a insulina humana.

1980 Técnicas importantes para o projeto do genoma humano são desenvolvidas.

1982 O primeiro animal transgênico é obtido nos Estados Unidos.

1985 O britânico Alec Jeffreys publica uma técnica importante para a elucidação de crimes , a “Impressão digital por DNA”. Surge o PCR (reação em cadeia) para a obtenção de cópias de segmentos específicos de DNA.

1989 É criado o Instituto Nacional para Pesquisas do Genoma Humano, para a determinação de seqüência de DNA, chefiado por James Watson.

1995 É obtida a primeira seqüência completa de DNA em um organismo de vida livre, a bactéria Hemophilus influenzae.

1996 Nasce a famosa ovelha Dolly clonada a partir de um animal adulto.

2000 Um consórcio público do Projeto Genoma Humano divulga o rascunho do genoma humano. No Brasil é anunciado o seqüenciamento do genoma da bactéria Xylella Fastidiosa.

2003 Morre Dolly por envelhecimento precoce.