DNA: o que é e por que é tão importante?

DNA. Três letras e uma sigla cada dia mais popular e bastante conhecida do público em geral. De programas de TV (teste de paternidade em programas de auditório) às salas de aula, todo mundo já ouviu falar.

Mas será que sabemos exatamente o que é o DNA??

Molécula de DNA. Fonte: Exame - Abril

A sigla quer dizer ácido desoxirribonucleico (em português o correto seria ADN, mas popularmente utilizamos a sigla em inglês). Mas isso não diz muita coisa, não é verdade?

O DNA em si nada mais é do que uma macromolécula orgânica e polimérica que armazena informação hereditária. Em outras palavras, um composto químico bem longo formado por monômeros, que são compostos químicos menores, encadeados. É justamente a ordem dos monômeros que define a informação que a molécula carrega. Esses monômeros, ou pequenos blocos de construção do DNA, chamados coletivamente de nucleotídeos ou bases nitrogenadas, são conhecidos por suas siglas A (Adenina), T (Timina), C (Citosina) e G (Guanina).

Molécula de DNA e formação do cromossomo.
Fonte: http://freepages.genealogy.rootsweb.ancestry.com/

Quimicamente, o DNA é uma cadeia de fosfatos e açúcares intercalados (ligado a bases nitrogenadas). Isso mesmo, a informação genética que você carrega dos seus pais nada mais é do que açúcares intercalados com fosfatos.

Mas o que faz dessa molécula algo tão importante?

Estrutura química do DNA. Fonte: http://www2.le.ac.uk

Primeiro temos que ter uma noção de escala. Estamos falando de moléculas realmente longas. Esses 4 monômeros se intercalam formando longas fitas, que em humanos formam cromossomos de até 220 milhões desses monômeros. O genoma humano completo, com todos os cromossomos, possui cerca de 3 BILHÕES de monômeros. Dá para imaginar então a quantidade de informação que essas bases encadeadas podem carregar? Para fins comparativos, seu computador com toda sua complexidade funciona com informações binarias, apenas zeros (0) e uns (1) encadeados. No DNA temos informação quaternárias (A, T, C, G). Por isso, atualmente, existem experimentos com objetivo de armazenar informação digital em moléculas de DNA.

Chamaremos a partir daqui cada monômero (nucleotídeo) de “pares de bases” (bp) pois a estrutura tridimensional do DNA é sempre composto por duas fitas complementares, interligados por pontes de nitrogênio. Cada base se liga a uma outra base na fita complementar, sempre da seguinte forma: A se liga apenas a T (e vice-versa) e C se liga sempre a G (e vice-versa). Portanto, quando você se refere a uma base nitrogenada numa fita de DNA, você automaticamente sabe a base da fita complementar, que formam um par.

Ok. DNA, polímero, açúcar, fosfato, bilhões de pares de bases. Mas como isso tudo vira informação dentro das nossas células? Ou melhor, como nossas células interpretam isso tudo?

Nossa célula é uma máquina orgânica, muito bem equipada. Ela é capaz de obter do meio externo uma série de monômeros de natureza química diversa e transformar em macromoléculas estruturais, que formam a célula e a maquinaria em si, além de tecidos e matriz extracelular, além de enzimas, que regulam todo o funcionamento do organismo, hormônios, etc. A maior parte dessas moléculas são na verdade, proteínas. E proteínas são, adivinhem? Polímeros, assim como o DNA. Porém, o “alfabeto” desses polímeros é ainda mais diverso do que as quatro “letrinhas” do DNA, sendo composto por até 20 letras (os monômeros aqui são aminoácidos). Alguns exemplos de proteínas importantes: melanina (pigmento da pele, cabelo e olhos), peptidase (enzima digestiva que faz com que a gente consiga digerir alimentos como carne, por exemplo), anticorpos (moléculas do sistema imune que nos defendem de doenças).

Moléculas de proteína e seus monômeros (aminoácidos).
 Fonte:http://www.areaciencias.com/quimica/proteinas.html

E o que o DNA tem a ver com isso? Bom, a ordem das bases nitrogenadas é o que em última instancia vai determinar a ordem dos aminoácidos nas proteínas. Ou seja, o DNA é manual de instrução que a célula usa para produzir proteínas que vão exercer funções diversas no organismo, sejam estruturais ou metabólicas.  É exatamente essa relação que chamamos de código genético. A grosso modo, cada 3 pares de base no DNA, irão codificar um aminoácido especifico. No meio desse processo ainda temos o RNA, que atua como mensageiro do código genético e transportador dos aminoácidos a serem incorporados na proteína em formação.  Essa trinca de bases nós chamamos de códons. Por exemplo: o códon formado pelas bases TCT irá codificar na proteína um aminoácido chamado serina.  

Tabela do código genético mostrando os códons que codificam cada aminoácido.
Fonte: http://protein.gsc.riken.go.jp/

Pequenos defeitos no DNA, ou mutações, em uma única letrinha, podem levar a produção de proteínas defeituosas, e consequentemente a doenças, que podem ser extremamente graves.

Dito isso, passamos a entender toda a importância das ciências genéticas e da genômica, sobre a qual venho escrevendo no último mês.

No próximo artigo falaremos sobre como é possível “ler” o DNA e a partir dessa leitura, inferir informações relevantes.

Spoiler: Não é possível usar um microscópio para identificar as bases. Elas são muito pequenas (mas podemos ver os cromossomos e longas fitas de DNA, entretanto sem conseguir identificar os monômeros que os compõem). Precisamos ser muito mais inventivos para conseguir tal façanha.

Até a próxima.

RC