Transcript AmadurecimentoBiomol

O amadurecimento da Biologia
Molecular como disciplina
científica
Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
FATOS E ESPECULAÇÕES INICIAIS
RNA
SOBRE OS
MOLDES DE
O papel do RNA
• Salvador Luria (1912-91)
• Vírus podem ter DNA
ou 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 quatro
bases”
– 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
1953
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
A estrutura do RNA
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...
• Só às vezes parecia ter
estrutura helicoidal...
• Sem equivalência
– [A] != [U]
[G] != [C]
• Motivo: fita simples
Finalmente, Gamow
• Físico russo (1904 –1968)
• Distâncias observadas
– Entre aminoácidos: 3,6 Å
– Entre bases: 3,4 Å
• Logo, as proteínas devem ir
se encaixando no DNA como
um tipo de lego para se formarem
(modelo mecanicista)
M
V
T
D
C
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-
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 teve
uma única reunião formal
• Esforço conjunto para desvendar
o 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 moléculas
poderiam ser os
adaptadores 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
Subunidade
30S
RNA 16S
Estrutura 3D
altamente
complexa
O fago T2
• O RNA específico do fato continha conteúdo
de bases igual ao DNA do vírus
1. T2-RNA liga na unidade 30S
2. Unidade 30S liga na 50S, formando a 70S
3. 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 compreender
mecanisticamente como é transmitida
a herança biológica, problemas
enfrentados por Darwin e Mendel
na hora de erigir suas teorias
Ufa!