A Transposição Genética.
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| Barbara McClintock. Fonte da imagem: wikipedia |
Nacionalidade: EUA
Nascimento: 16 de julho de 1902
Local: Harford
Mote: 2 de setembro de 1992 (90 anos)
Local: Nova Iorque
Área: Botânica
Instituições: Universidade de Missouri, Laboratório Cold Spring Harbor
Alma mater: Universidade Cornell
Prêmios: Medalha Nacional de Ciências (1970), Prêmio
Albert Lasker de Pesquisa Médica Básica (1981), Prêmio Wolf de Medicina (1981),
Prêmio Charles-Leopold Mayer (1982), Nobel de Fisiologia ou Medicina (1983)
Recebeu o Nobel Fisiologia ou Medicina de 1983 pela
descoberta dos elementos genéticos móveis, fenômeno conhecido como transposição
genética.
Experimentos de melhoramento de milho do McClintock desde as
primeiras descrições detalhadas de elementos transponíveis. O que exatamente
são esses "genes saltadores", e por que eles são tão importantes?
Algumas das mais profundas descobertas genéticas
têm sido feitas com a ajuda de vários organismos modelo que são favorecidas por
cientistas para a sua disponibilidade e facilidade de manutenção e proliferação
generalizada. Um tal modelo é Zea mays (milho), particularmente aquelas plantas
que produzem grãos de variavelmente colorido. Porque cada kernel é um embrião
produzido a partir de uma fertilização indivíduo, centenas de crias pode ser
marcado em uma única orelha, fazendo com que o milho um organismo ideal para
análise genética. Na verdade, o milho provou ser o organismo perfeito para o
estudo de elementos transponíveis (TEs), também conhecidos como "genes
saltadores", que foram descobertos durante a parte do meio do século XX
pelo cientista americana Barbara
McClintock. O trabalho de McClintock foi revolucionário em que ele sugeriu
que genoma de um organismo não é uma entidade fixa, mas está sujeito a
alteração e rearranjou conceito que foi recebida com críticas por parte da
comunidade científica na época. No entanto, o papel das transposições,
eventualmente, tornou-se amplamente apreciado, e McClintock.
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| Fonte da imagem: bitacoradelcromosoma. |
MCCLINTOCK
E AS ORIGENS DA CITOGENÉTICA
Barbara McClintock começou sua carreira científica
na Universidade de Cornell, onde ela foi pioneira no estudo da citogenética um
novo campo no milho, 1930, utilizando como organismo modelo. Na verdade, o
casamento de citologia e genética tornou-se oficial em 1931, quando McClintock
e a estudante Harriet Creighton forneceu a primeira prova experimental de que
os genes foram fisicamente posicionado nos cromossomos por descrever o fenômeno
crossing-over e recombinação genética. Embora Thomas Hunt Morgan foi a primeira
pessoa a sugerir a ligação entre características genéticas e o intercâmbio de
material genético através de cromossomos, 20 anos se passaram antes suas ideias
foram cientificamente comprovados, em grande parte devido às limitações na
citológico e técnicas experimentais. Próprias técnicas de citogenética
inovadoras de McClintock lhe permitiu confirmar as ideias de Morgan, e estas
técnicas são contados entre suas maiores contribuições para a ciência.
DESCOBRINDO
TES COM A EXPERIMENTAÇÃO COM MILHO
Um diagrama de ciclo de vida circular mostra a
libertação de dois sporocytes diploides de uma planta com flor. O
desenvolvimento de um sporocyte num grão de pólen e o segundo sporocyte numa
célula do ovo é mostrado utilizando uma série de ilustrações esquemáticas
ligados por setas. As cinco etapas que compõem a metade superior do diagrama
são rotulados como a porção diploide (2n) do ciclo de vida. As cinco etapas que
compõem a metade inferior do diagrama são rotulados como o (N) haploide porção
do ciclo de vida. O evento de dupla fertilização aparece no meio do desenho, na
zona de transição a partir da porção haploide do ciclo de vida para a porção diploide
do ciclo de vida, e é enfatizado com uma caixa realçada.
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| Fonte da imagem: bigpictureeducation. |
Como mencionado anteriormente, McClintock é mais
conhecido por sua descoberta de elementos de transposição através da
experimentação com o milho. No entanto, a fim de compreender as observações de
McClintock e a lógica que levou à sua descoberta da EA, é necessário primeiro
estar cientes de que o sistema fenotípica McClintock estudou-o padrão de cores
variadas de milho kernels-envolve três alelos mais que as duas usuais.
Para entender melhor essa ideia, considere cada grão
de milho como um único indivíduo, originário, como um óvulo que passou por
fertilização dupla. Durante a fertilização de casal, um espermatozoide se funde
com o núcleo do óvulo, produzindo um zigoto diploide que irá evoluir para a
próxima geração. Enquanto isso, as outras mechas de esperma com os dois núcleos
polares para formar um endosperma triploides, que forma uma camada exterior de
proteínas conhecida como a camada de aleurona. Como resultado, a cor (incolor
ou, conforme o caso pode ser) o tecido que constitui a camada de aleurona do
núcleo é triploides, não diploide.
O AC / DS
SISTEMA DE TRANSPORTE DE ELEMENTOS
McClintock
trabalhou com o que é conhecido como o sistema de Ac / Ds no milho, que ela
descobriu através da realização de experimentos de melhoramento genético padrão
com um fenótipo incomum. Através dessas experiências, McClintock reconheceu que
a ruptura ocorreu em locais específicos nos cromossomos de milho. Na verdade, o
primeiro elemento transponível ela descobriu foi um local de quebras
cromossômicas, apropriadamente chamado "dissociação" (Ds). Embora McClintock,
eventualmente, descobriu que alguns EA pode "saltar" de forma
autônoma, ela inicialmente observou que os movimentos de Ds são regulados por
um elemento autônomo chamado de "ativador" (Ac), que também pode
promover a sua própria transposição.
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| Barbara trabahanho com os milhos. Fonte da imagem: nobelprize. |
Claro, essas descobertas foram precedidas de
criação extensiva experimentação. Ele era conhecido no momento do trabalho
anterior por Rollins A. Emerson, outro geneticista milho americano e do
"rediscoverer" das leis de Mendel da herança, que o milho tinha genes
que codificam kernels variegadas ou multicoloridas, estes kernels foram
descritos como incolor (embora eles foram realmente branco ou amarelo), com
exceção de pontos ou manchas de roxo ou marrom. Emerson tinha proposto que o
estrias variegada era devido a uma "mutação instável," ou uma mutação
para o fenótipo incolor que, por vezes, reverter para a sua variante de tipo
selvagem e resultar em uma área de cor. No entanto, ele não poderia explicar
por que ou como isso ocorreu. Como McClintock descobriu, a mutação instável
Emerson intrigado com era na verdade um sistema de quatro genes.
EXPRESSÃO
DA DS EM MAIZE
McClintock também realizou experimentos adicionais
para demonstrar que o efeito fenotípico de Ds dependia da presença de um outro
elemento, que ela chamou Ac. McClintock
teve problemas para mapear tanto os elementos Ac e DS, no entanto, ela notou
que eles mudaram suas posições no cromossomo em diferentes plantas de milho.
Anos depois McClintock descobriu o sistema Ac / Ds,
os cientistas finalmente conseguiram estudar ambos os TEs em detalhes muito
mais molecular. Hoje, sabemos que elementos Ac são cerca de 4.500 pares de
bases de comprimento e têm uma estrutura semelhante a outros transposons de DNA.
MCCLINTOCK
E A TEORIA DA EPIGENÉTICA
Além de sua descoberta da EA e suas técnicas de
investigação em citogenética revolucionárias, Barbara McClintock também foi a primeira cientista a especular
corretamente no conceito básico da epigenética, ou mudanças hereditárias na
expressão gênica que não são causados por alterações em sequências de DNA.
Principalmente, ela reconheceu que os genes podem ser expressos e silenciados
durante a mitose em células geneticamente idênticas. McClintock propôs esta
teoria antes que a estrutura molecular do DNA e mais de 40 anos antes de o
conceito de epigenética foi formalmente estudada, assim cimentar ainda mais a
sua reputação como uma inovadora em seu campo.
Referências: cienciadagarota; ufcg; nobelprize; bitacoradelcromosoma; bigpictureeducation.
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