Gene

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A Wikipédia possui o Portal de Genética

Este esquema ilustra o gene com relação à estrutura do DNA e um cromossoma (direita).

A genética clássica diz - O gene é a unidade fundamental da hereditariedade. Cada gene é formado por uma seqüência específica de ácidos nucléicos (biomoléculas mais importantes do controle celular, pois contêm a informação genética. Existem dois tipos de ácidos nucléicos: ácido desoxirribonucléico – DNA- e ácido ribonucléico – RNA).

A genética moderna diz - O Gene é uma seqüência de nucleotídeos do DNA que pode ser transcrita em uma versão de RNA. O termo gene foi criado por Wilhem Ludvig Johannsen. Desde então, muitas definições de gene foram propostas. O gene é um segmento de um cromossomo a que corresponde um código distinto, uma informação para produzir uma determinada proteína ou controlar uma característica, por exemplo, a cor dos olhos.

Segmento de DNA que produz uma cadeia polipeptídica e inclui regiões que antecedem e que seguem a região codificadora, bem como sequências que não são traduzidas (íntrons) que se intercalam aos segmentos codificadores individuais (éxons), que são traduzidos.

Teoria "um gene - uma enzima"

Os primeiros indícios experimentais de que os genes atuam por meio do controle da síntese das enzimas foram em meados da década de 1930. Os pesquisadores George Beadle (1903-1989), Boris Ephrussi (1009-1975) mostraram que a cor alterada do olho mutante da mosca Drosophila melanogaster devia-se à incapacidade do inseto realizar uma reação química específica na via metabólica da síntese de um pigmento visual.

Entusiasmado com os resultados obtidos com o estudo da mosca,mas cientes de que aquele organismo muito complexo para o teste de sua hipótese, Beadle e Tatum resolvaram utilizar um organismo mais simples em seus experimentos: o bolor rosado do pão, Neurospora crassa.

Hipótese de Beadle e Tatum

Beadle e Tatum imaginaram que, para produzir todos os seus componentes, as células do fungo deviam realizar milhares de reações químicas, cada uma delas catalizadas por uma enzima específica. Se a hipótese de que cada enzima é codificada por um gene específico estivessem corretas, para cada reação metabólica devia haver um gene correspondente, responsável pela produção de enzima catalisadora específica. O que aconteceria se um desses genes essenciais à sobrevivência sofresse mutação, produzindo uma forma inativa da enzima?

Sendo a neurospora haplóide, um mutante para um gene essencial sobreviveria, a menos que a substância codificada pelo gene fosse fornecida ao organismo como alimento. Essa idéia levou Beadle e Tatum a realizar um conjunto de experimentos com Neurospora pelo quais eles receberam, em 1958, o Nobel de Fisiologia ou Medicina.

Em uma primeira etapa, para aumentar a freqüência de mutação dos genes, Beadle e Tatum irradiaram esporos do fungo com raios X. Os esporos irradiados eram colocados em tubos de ensaio que continham diferentes meios de cultura. Para selecionar um mutante incapaz de produzir o aminoácido arginina, por exemplo, bastava suplementar o meio mínino com arginina:os fungos mutantes absorviam essa substância do meio e sobreviviam à sua deficiência genética. Um problema dessa técnica é que nos meios mínimos suplementados cresciam também fungos selvagens, isto é, que não haviam sofrido mutações. Como diferenciar um fungo, em que o gene para sintetizar arginina é funcional, em que o gene para sintetizar arginina é funcional (arg⁺), de um fungo mutante, portador de um alelo defeituoso do gene (arg^-)?

Beadle e Tatum encontraram a solução retirando uma pequena amostra de cada fungo cultivado no meio suplementado e transferindo-a para meio mínimo eram mutantes. Os fungos que se desenvolviam também em meio mínimo eram, com certeza, selvagens (arg⁺); os que se desenvolviam no meio mínimo eram mutantes, naquele caso incapazes de produzir arginina (arg^-).

Controle da síntese de polipeptídios

Os resultados dos experimentos de Beadle e Tatum consolidaram a teoria um gene - uma enzima, que foi logo ampliada para o gene - uma proteína, pois ficou claro que os genes controlavam a síntese de qualquer proteína, e não apenas das proteínas enzimáticas. Quando se descobriu que uma proteína podia ser formada por mais de uma cadeia polipeptídica, cada uma delas condicionada por um gene diferente, a teoria tornou-se ainda mais abrangente e passou a ser denominada teoria "um gene - um polipeptídio".

A hemoglobina humana, por exemplo, é formada por quatro cadeias de tipos de polipeptídios, alfa e beta. Os dois locos gênicos responsável pela produção desses polipeptídios localizam-se em cromossomos humanos diferentes.

Diferenças entre genes bacterianos e genes eucarióticos

Genes interrompidos dos organismos eucarióticos

Em bactérias,a seqüência de aminoácidos de um polipeptídio corresponde exatamente à seqüência de bases do segmento de DNA que foi transcrito para o RNAm. Os cientistas costumam dizer, por isso, que em bactérias há colinearidade entre as cadeias polipeptídicas e os segmentos de DNA que as codificam.

Nos organismos eucarióticos a situação é diferente; a maioria das cadeias polipeptídicas não é perfeitamente colinear à seqüência de bases do DNA que as codifica . A razão disso é que a instrução para a síntese de proteínas nos genes eucarióticos é geralmente interrompida por trechos da molécula que não codificam aminoácidos.

Uma analogia pode ajudar a compreender esses conceitos de genes interrompidos e genes não-interrompidos. Imagine o texto de um livro, que contenha uma dada informação e que possa ser lido sem interrupções; podemos compara-lo a uma instrução bacteriana, em que a seqüência de nases do DNA corresponde exatamente à seqüência de aminoácido da proteína. Imagine agora o que acontece se introduzimos, em determinados pontos desse texto, palavras, frases ou parágrafos sem sentido; a informação original continua lá, mas interrompida por trechos sem significado, que têm de ser eliminada para que a informação seja compreendida. Essa segunda situação é análoga aos genes eucarióticos, nos quais a instrução genética é interrompida por seqüências de nucleotídeos desprovidos de qualquer informação para síntese de polipeptídios.

Intrão e Exão

Ver artigo principal: Intrão, Exão

Em uma unidade de transição de um organismo eucariótico há trechos que serão traduzidos em seqüência de aminoácidos e trechos intercalares, que não serão traduzidos. Em 1978, o geneticista norte-americano Walter Gilbert propôs os termos exão (do inglês exon, expressed region), região que são traduzidas em seqüências de aminoácidos, e intrão (do inglês intros, intragenic region, região intragênica) para designar as regiões não traduzidas entre os exãos.

Bibliografia

• Biologia; José Mariano Amabis, Gilberto Rodriges Martho; Moderna; 2004

Ver também

• Genética
• Genoma
• Cromossomo
• Mutação
• Dominância incompleta
• Doença congênita

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