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2. DNA: O Depósito da Informação Biológica

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DNA: O Depósito da

Informação Biológica

Momento de descoberta

A primeira vez que tive um momento “Aha!” na ciência foi quando eu era um estudante de graduação. A questão que me intrigou estava relacionada com o mecanismo proposto para as topoisomerases, enzimas essenciais que enrolam e desenrolam o DNA durante a síntese deste em todas as células. As enzimas topoisomerases do tipo II (chamadas de Topo II) passam as fitas de DNA uma pela outra, cortando e reunindo o DNA sem marcar ou alterar o genoma. Nos livros-texto, a enzima era apresentada como uma esfera que se ligava a um segmento de DNA, cortava-o e depois se dividia pela

James Berger [Fonte: Cortesia de metade para passar um segundo segmento de

James Berger.]

DNA pela fenda. Mas o que mantinha as extremidades do DNA unidas durante a passagem do DNA duplex pela quebra na dupla fita? Deveria haver mais alguma coisa acontecendo.

Certa vez Francis Crick disse que não podemos compreender como uma enzima funciona a não ser que vejamos a sua estrutura, e eu queria ver a estrutura da Topo II. Passei alguns anos tentando cristalizar a enzima sem sucesso e por fim cheguei ao ponto de duvidar se meu projeto algum dia funcionaria e se eu tinha o que precisava para ser um cientista. Fiz uma última preparação da enzima e, após trabalhar por toda a noite no laboratório, coloquei a enzima purificada no gel e fui para casa dormir. Quando retornei no outro dia, a proteína no tubo estava esbranquiçada, e eu fiquei aniquilado, pensando que a proteína havia precipitado em um agregado sem utilidade. Entretanto, quando observei a amostra sob um microscópio, vi cristais crescendo no tubo! Naquele momento eu sabia que tinha um projeto. Passei os nove meses seguintes resolvendo a estrutura molecular da enzima e nunca me esquecerei da emoção de vê-la pela primeira vez.

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20. A Regulação da Expressão Gênica em Bactérias

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A Regulação da Expressão

Gênica em Bactérias

Momento de descoberta

A ciência, para mim, está relacionada com aqueles momentos de clareza, quando anos de dificuldade para desvendar algo finalmente são compensados por uma descoberta inacreditável sobre como a natureza funciona. Sou fascinada pelo modo como as células bacterianas se comunicam umas com as outras por um processo conhecido como percepção de quorum. Pelo processo de percepção de quorum, as bactérias sintetizam, liberam e detectam moléculas sinalizadoras químicas que aumentam em concentração na proporção em que aumenta o número de células na população. As células respondem

Bonnie Bassler [Fonte: Fotografia de Paul a esses compostos químicos com alterações

Fetters.] sincronizadas no comportamento da população; o comportamento comunitário permite que as bactérias desempenhem funções que jamais seriam possíveis para uma única bactéria. Suspeitávamos que a evolução da comunicação entre as células nas bactérias fosse uma das primeiras etapas no desenvolvimento de organismos multicelulares.

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12. Mutação e Reparo do DNA

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Mutação e Reparo do DNA

Momento de descoberta

Por muitos anos eu e vários outros pesquisadores nos perguntamos como o DNA danificado é replicado nas células, permitindo assim que elas continuem crescendo e tenham a chance de reparar essas lesões. A ideia inicial era a de que proteínas codificadas pelos genes umu poderiam se ligar à DNA-polimerase III — a polimerase replicativa em E. coli — e diminuir sua fidelidade de maneira a permitir a cópia do DNA contendo lesões nos nucleotídeos. A metodologia utilizada em nosso laboratório foi a de

Myron Goodman [Fonte: Cortesia de Myron reconstituir todo o sistema de escape de

Goodman.] lesões por meio de proteínas purificadas.

Colocamos DNA-polimerase III purificada e um DNA com lesão em um tubo de ensaio e começamos a adicionar outras proteínas para ativar o sistema. Primeiramente, adicionamos a proteína RecA, um importante componente das vias de reparo do DNA, mas nada aconteceu. Então, adicionamos um complexo proteico denominado UmuD'2C, que pelo que se pensava atuaria na ativação da polimerase em substratos de DNA danificado, e isso funcionou. O

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22. A Regulação Pós-transcricional da Expressão Gênica em Eucariotos

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A Regulação Pós-transcricional da Expressão

Gênica em Eucariotos

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Momento de descoberta

Um dos momentos mais emocionantes em minha carreira aconteceu quando nosso laboratório descobriu um mecanismo de controle gênico até então desconhecido. Há muito tempo tenho me interessado por saber como as células-tronco são mantidas e como elas conseguem gerar diferentes tipos celulares. A fim de obter a identidade molecular dos reguladores das células-tronco, nosso laboratório começou pela abordagem genética, buscando mutações que poderiam ajudar a encontrá-los. Para esses estudos, escolhemos o verme C. elegans porque poderíamos selecionar com facilidade mutações associadas à regulação. Um grupo particularmente estimulante de mutações se concentrou em um único gene e, como resultado, transforJudith Kimble [Fonte: Cortesia de Judith mava lindamente as células de um destino

Kimble.] para outro, dependendo apenas da temperatura de incubação. Julie Ahringer, uma estudante que atuava em meu laboratório nessa época, começou a sequenciar os mutantes do gene, mas não encontrou diferenças moleculares na fase de leitura aberta deles! Isso foi de fato intrigante, mas ela estendeu a análise sobre a região não codificadora e descobriu uma mudança em um único par de bases na porção do gene correspondente à região 3'UTR do RNA mensageiro.

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3. As Bases Químicas das Moléculas Envolvidas no Fluxo de Informações

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As Bases Químicas das

Moléculas Envolvidas no

Fluxo de Informações

Momento de descoberta

Em meados da década de 1980, participei de diversas conferências de química onde estavam em evidência anomalias no comportamento de enzimas as quais não eram consistentes com a maneira que se acreditava que elas funcionassem. Essas anomalias estavam relacionadas com desvios das descrições clássicas das velocidades de reação – um indicativo de que as equações até então existentes para a descrição das velocidades de reação poderiam não ser suficientes para explicar todo o processo. Começamos a imaginar se a canalização de átomos de hidrogênio,

Judith Klinman [Fonte: Cortesia de

Judith Klinman.] um fenômeno quantomecânico de transição por estados de energia proibidos pela física clássica, poderia de fato ter um papel nos mecanismos de reações biológicas. No entanto, imaginava-se que a canalização de átomos ocorresse sobretudo em temperaturas próximas do zero absoluto (0 K), enquanto as reações biológicas ocorrem em aproximadamente 300 K!

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