terça-feira, 24 de agosto de 2010

Estrutura do DNA

O DNA é formado de ácido desoxirribonucleico. As fitas de DNA são longos polímeros formados por milhões de nucleótidos ligados uns aos outros. Individualmente, os nucleótidos são bastante simples, consistindos de três partes distintas:
  1. Uma das quatro bases azotadas
  2. Desoxirribose (um açúcar de 5 carbonos)
  3. Um grupo fosfato
A imagem abaixo mostra uma representação simplificada de um nucleótido. P representa a molécula de fosfato, S representa o açúcar (desoxirribose), e B representa uma das quatro bases azotadas. 
 A estrutura do grupo fosfato é mostrada abaixo

1.Bases Azotadas
As quatro bases azotadas são:
  • Adenina
  • Guanina
  • Citosina
  • Timina
A denominação dos nucleótidos depende da base azotada que o compõe. O nome dos quatro nucleótidos do DNA são adenina, guanina, citosina e timina. Eles serão referidos como A, G, C, e T respectivamente.
Adenina e guanina são classificadas como purinas, pois elas são moléculas compostas por dois anéis. Citosina e timina são classificadas como pirimidinas pois elas são moléculas formadas por um único anel. Diagramas estruturais das quatro bases são mostradas na tabela abaixo.

Nome do nucleótido
Adenina
Guanina
Timina
Citosina
Base
Adenina (A)
Guanina (G)
Timina (T)
Citosina (C)
Purina/
Pirimidina
Purina
Purina
Pirimidina
Pirimidina
Estrutura
Química *
Estrutura química da Adenina
Estrutura química da Guanina
Estrutura química da Timina
Estrutura química da Citosina
Representação
Simplificada
Base

* C = Carbono, N = Azoto, O = Oxigénio.
Uma única linha entre os átomos representa uma ligação simples.
Duas linhas entre os átomos representam uma ligação dupla.
Uma purina se liga a uma pirimidina no DNA para formar um par de base. Adenina e timina ligam-se uma à outra para formar um par de base A-T. Igualmente, guanina e citosina ligam-se uma à outra para formar um par de base G-C. As bases permanecem unidas por fracas pontes de hidrogénio, e são estas pontes de hidrogénio as responsáveis pela manutenção da estrutura de dupla hélice do DNA. Uma imagem ilustrando como os pares de base se unem por pontes de hidrogénio é mostrada abaixo (As linhas azuis representam as pontes de hidrogénio). 





2. Desoxirribose
Desoxirribose é um açúcar de cinco carbonos, e para compreender inteiramente muitos dos conceitos que serão apresentados a seguir é preciso conhecer a estrutura da desoxirribose. Uma representação visual do açúcar e como se relaciona com os outros dois componentes de um nucleótido é mostrada na figura abaixo.
Image: Deoxyribose
Os carbonos da desoxirribose são numerados sequencialmente da direita para a esquerda. O primeiro carbono é 1' (lê-se como um linha), o segundo é 2' (dois linha), e assim sucessivamente. A base azotada liga-se ao carbono 1', e o grupo fosfato ao carbono 5'. O nucleótido abaixo é ligado covalentemente ao carbono 3'. Isto permite que uma longa fita seja construída. Um exemplo de uma fita única de DNA é mostrada abaixo.
Ao invés de sempre ver um diagrama molecular enorme de uma fita de DNA, o que vemos frequentemente é uma sequência de letras, tais como " ATCTTAG ". Esta sequência representa que bases estão em um determinado lado de uma fita de DNA. A sequência acima (ATCTTAG) representa a fita: adenina-timina-citosina-timina-timina-adenina-guanina."
O DNA tem duas fitas. Os nucleotídeos que estão em uma fita, correspondem à sequência dos nucleótidos da outra fita devido à maneira como ocorre o emparelhamento das bases (A com T, G com C). As duas fitas são complementares. Elas não são idênticas, mas se complementam perfeitamente.
Além disso, deve-se notar que as duas fitas são antiparalelas. Isso significa que correm em sentidos opostos. Uma fita começa com 5' e termina com 3' enquanto a outra começa com 3' e termina com 5'. Por convenção a fita de sentido 5' --> 3 ' é colocada na esquerda num desenho bidimensional. A figura abaixo dá um exemplo visual deste conceito e também mostra como as fitas são complementares.
A imagem seguinte mostra a forma de dupla-hélice do DNA. As duas fitas são claramente visíveis, uma azul e a outra verde.


Os Dez Maiores Avanços da Medicina na Década (2000-2009)

1. As Descobertas do Genoma Humano Chegam à Beira do Leito

Em 2000, os cientistas começaram a corrida pela descrição do genoma humano com uma grande esperança de que a sua descrição poderia abrir o caminho para a descoberta e a cura de várias doenças. Dois grupos concorriam para estes achados: o primeiro era formado pelos cientistas do "Projeto Internacional do Genoma Humano fortemente apoiado por verbas governamentais; o segundo de uma companhia privada, a Celera Genomicas. O projeto "oficial" trabalhava com uma verba de 3 bilhões dos americanos pagadores dos impostos, ou seja gente como a gente. O segundo. financiado pela empresa mencionada acima e que dispunha de 100 milhões de dólares. Em 26 de junho de 2000, os dois grupos, resolveram anunciar ao mundo, simultaneamente, que tinham chegado a um rascunho do Genoma humano. O trabalho final foi liberado em 2003 e em 2007, a Celera, fez uma atualização do número de genes, falando em 27000 . O artigo foi publicado pelo seu principal cientista, Craig Venter.
Venter,no último mes, ganhou das mãos do Presidente Obama, a medalha Nacional de Ciênica e atualmente  é o  chefe de uma Instituição Científica que não visa lucros Ele pensa que os estudos do genoma humano se desenvolverão mais no sentido do seu uso na medicina preventiva. Como exemplo, temos o desenvolvimento de um teste genético para a descoberta do câncer de próstata.

2. A Tecnologia da Informação Chega aos Médicos e aos Pacientes
  Médicos e pacientes são unânimes em afirmar que a tecnologia da informação mudaram a forma como eles praticam a medicina. No passado, quando o médico tinha uma dúvida, passava longo tempo nas bibliotecas procurando as soluções. Hoje com um clique e talvez em menos de 5 minutos  tenha mais informação do que precisa. Mesmo, através de Ipod ou  de um smartfone, será capaz de olhar o prontuário, estudos dos medicamentos, os seus efeitos colaterais ou cruzados, as interações e ter mesmo acesso aos sistemas médicos de decisão diagnóstica. O editor do Jornal da História da Medicina,Margaret Humpheys, diz "as técnicas de tecnologias da Informação estão mudando radicalmente a forma como a medicina está sendo praticada"

3. As Leis Anti-Fumo e as Campanhas para a Redução do Fumo em Público
  Nos Estados Unidos não existe uma lei nacional contra o fumo, mas em 27 estados e no Distrito da Colúmbia foram estabelecidas medidas contra o fumo em público. Em alguns Estados foi proibido o fumo em bares e cassino. Em outubro de 2007, o Instituto Americano ,divulgou que estas leis  diminuíram a taxa de exposição à nicotina dos fumantes passivos e contribuíram   para uma redução de ataques do coração e mortes por doença cardiovascular. Em muitas classes sociais estas medidas tiveram um grande impacto reduzindo também os acidentes vasculares cerebrais e muitas neoplasias. Os médicos também tem estimulado para que os seus pacientes parem de fumar.

4. As Doenças do Coração Declinaram 40 % na Última Década
  Na área de Medicina Preventiva os resultados mais espetaculares aconteceram na redução da mortalidade por doença cardiovascular. Há 25 anos, quando um paciente procurava um hospital devido a um ataque cardíaco, o melhor que poderia ser feito era colocá-lo num quarto escuro, administrar morfina e lidocaína  para o alivio da dor e das arritmias. Os médicos acreditavam que isto preveniam  batimentos cardíacos irregulares. O mais, era rezar e esperar pela evolução. Ao contrário, hoje, a palavra de ordem é "velocidade no atendimento". Levar o paciente rapidamente ao hospital e procurar manter o paciente livre dos coágulos sanguíneos com drogas  capazes de desbloquear o fluxo sanguíneo das coronárias. Isto geralmente se consegue com drogas geneticamente fabricadas e denominadas de ativadores do plasminogenio plasmático (TPA)
Ou, se o problema, é um vaso obstruído por uma placa, colocar um "stent", um pequeno tubo de plástico que pode ser guiado até a artéria obstruída e que mantém o fluxo sanguíneo livre; Alguns pacientes ainda podem ser mandados para a cirurgia e os cirurgiões usando técnicas sofisticadas fazem bypass deixando o sangue fluir normalmente.  Além do mais, se desenvolveram drogas poderosas nos últimos 25 anos. Entre elas estão a sinvastatina (e os seus assemelhados) que são capazes de diminuírem a progressão da arteriosclerose, formadora de placas ,que estreitam as artérias coronárias.Os cardiologistas, dizem que estes esforços, começaram realmente, há 20 anos.  Em 1998 a Associação de Cardiologia Americana  estabeleceu uma meta para reduzir, em 10 anos, 25 % dos infartos cardiovasculares e os acidentes vasculares cerebrais. Esta meta, considerada ambiciosa, na época, foi alcançada em 2008.  Os resultados foram mais espetaculares, pois a redução alcançada foi de 40 % nos dias de hoje.
Isto significa que a comunidade fez a sua parte com melhor controle de pressão,baixando preventivamente os níveis de colesterol, fazendo mais exercícios e procurando comer de uma forma mais saudável. 

5. Pesquisas com Células tronco: Importantes Descobertas  Laboratoriais e Alguns  Avanços Clínicos
 
Provavelmente, esta foi a área que mais excitou a imaginação pública. Na realidade, a área gerou mais ação política do que avanços clínicos significativos. Um, dos mais excitantes, foi realizado por brasileiros de Ribeirão Preto em diabéticos do tipo I, quando realizaram procedimentos de manipulação da medula óssea. Os estudos foram feitos em 20 pacientes com menos de 6 semanas de doença e a cura - ou seja a retirada da insulina foi conseguida na maioria deles
 Outro exemplo é o trabalhado realizado em pacientes com leukodistrofia, que foi a doença mostrada no filme "Óleo de San Lorenzo". 
Casos como estes, mostram um campo promissor nas pesquisas com células tronco, sejam elas embrionárias ou com células tronco adultas. Na medida que a população envelhece, existirá oportunidade para a realização de "peças de substituição" , como por exemplo, a substituição de uma joelho com artrose. É o futuro da medicina regenerativa. Um, dos grandes avanços. é a possibilidade de fazer células tronco diretamente das células da pele, abrindo um campo totalmente novo para o desenvolvimento de novas drogas, que poderão inclusive ser personalizadas. É a farmácogenômica.
Em 2010 espera-se que surjam algumas destas novas drogas. George Daly, do Hospital da Criança de Boston declarou " a ciência da década passada foi espetacular, e nós estamos cheios de esperanças na década que se inicia em 2010, quando esperamos que comecem a  acontecer as promessas  com as terapias  das células tronco.

6. Terapias Direcionadas Contra o Câncer Deverão  se Expandir com as Novas Drogas   
 Os médicos, da Universidade de Duke, receberam uma estrondosa ovação, de um auditório que ficou de pé, quando apresentaram os resultados clínicos inicias com o tratamento da Herceptina. A droga é a Trastuzumab e a Lapatinib (TyKerb) são utilizadas no tratamento do câncer mamáriio e melhoraram significativamente a recorrência e a sobrevida das mulheres com câncer mamário.   Um outra droga, chamada Gleevec, tem como alvo a mutação chamada bcr-abl (b.c.r. able) que causa o câncer crescer e se multiplicar numa variedade de canceres, incluindo leucemia  mielóide crônica e um câncer de estômago chamado GIST.  Estas duas grandes descobertas, que se direcionam com especificidade para moléculas de  determinados canceres abre um grande leque para a ação sobre moléculas que estimulam o crescimento e o suprimento sanguíneo que alimenta os tumores.

7.Terapia Combinada Aumentou a Sobrevida dos Portadores de HIV
  Desde a introdução da terapia combinada para o tratamento do HIV, os seus portadores passaram a ser considerados como "doentes crônicos de uma séria doença. É uma terapia retroviral, altamente ativa e que transformou a sobrevida dos pacientes por décadas. Além do mais, esta abordagem por tratamento com "cocktails", tonou-se um modelo para tratamento de várias outras doenças.
A mortalidade, em uma década, passou por um grande declínio devido a uma melhoria das medicações. Houve uma queda de 10 % na mortalidade no Estados Unidos entre 2006 e 2007. Na África ,os progressos tem sido lentos, mas tem sido feitos alguns progressos. No mundo desenvolvido ,houve uma grande diferença, onde a transmissão vertical caíu de um pico de 1000 para 100 por ano.
Os avanços estão sendo feitos também no mundo em desenvolvimento. O recordista é  Botswana onde a transmissão vertical caiu para 3 %. É a estratégia mais simples e mais efetiva na diminuição dos casos.

8. Técnicas Cirúrgicas Minimamente Invasivas e Robotizadas
 
Dez anos atrás um paciente que realizasse uma cirurgia renal, sairia da mesa operatória, com pelo menos uma cicatriz de 10 cm, mas desde 2007 os pacientes operados em Cleveland passaram a sair da mesa com uma pequena incisão.  A primeira pessoa operada foi uma mulher e usando um aparelho  denominado NOTES (Natural Office Translumenal Endoscopic Surgery). No caso da paciente, o rim foi retirado através da vagina, num procedimento similar ao  usado nas histerectomias. Nos dias de hoje, pequenas mãos metálicas são capazes de realizar suturas no coração. A realidade é que a cirurgia robótica está se disseminando em todo o mundo.
O grande beneficio de fazer pequenos orifícios, em vez  das grandes incisões, é que a recuperação é mais rápida,menos dolorosa e apresenta menos complicações.  Os médicos tem utilizado os procedimentos robóticos e isto tem  melhorado a acurácia dos procedimentos especialmente nos casos de câncer.
Além disso, oferecem a possibilidade dos pacientes serem operados remotamente, mas os críticos que não são poucos, dizem que o custo do hardware é grande e que estas cirurgias ainda precisam de evidências que comprovem a sua efetividade. 

9. A Substituição Hormonal Aumenta os Riscos das Doenças  do Coração e de  Cãncer
 
Até julho de 2002, a maioria dos médicos tratavam, as mulheres de meia idade com hormônios, ou estrogênios apenas, ou  combinados com progesterona, com a idéia de proteger o coração e os perigos do aparecimento de ataques cardíacos na menopausa. 
A terapia hormonal, ou HRT, era tida como boa para os ossos,o cérebro, a pele e a libido. Acreditavá-se que seria o melhor tratamento para a proteção dos calores,depressão e os distúrbios do sono. E então o mundo mudou. O Instituto Nacional do Coração realizou um estudo duplo cego (um grupo usava  placebo e o outro as combinações hormonais)com mais de 161 mil mulheres saudáveis.
Os resultados foram surpeendentes. Um OOPS no mundo inteiro. O quê o estudo mostrou, foi um aumento do risco de ataques do coração,de acidentes cardiovasculares, de tromboses sanguíneas e de câncer do seio.  Mas, o estudo teve o seu lado bom ,mostrando que hormonios reduzem o risco de câncer colo retal, fraturas e que são efetivos na diminuição dos calores e outros sintomas da menopausa. 

10.Estudos Funcionas do Cérebro Humano
 
A leitura do pensamento ou da mente, tida durante anos como uma panacéia, deu alguns passos à frente, graças ao desenvolvimeno de uma  tecnólogia conhecida como  MRI, uma sofisticada técnica de imagens que mapeia o caminho pelo qual o cérebro trabalha.
 O processo, muitas vezes chamado de MRI, segue as mudanças de captação do oxigênio cerebral, cujas áreas mudam de acordo com as ordens de comando externo. Quanto maior a atividade cerebral, maior é a quantidade de oxigênio presente na área mais ativa. 
As respostas que o paciente dá às questões, aumentam a velocidade do metabolismo do açúcar cerebral e por conseqüência o fluxo de oxigênio.  
As técnicas de MRI foram primeiro desenvolvidas em 1990, no começo da década, e deve levar pelo menos mais 10 anos, para que seja possível mapear todas as respostas, tais como o armazenamento do conhecimento,interações sociais,sistemas de gratificações, formas de decisão, estados e doenças emocionais,etc.

A surpreendente inteligência dos tubarões



Durante 400 milhões de anos os tubarões evoluíram pouco e segundo alguns cientistas a evolução vem ocorrendo significativamente apenas nas últimas décadas. Em 1987, quando a famosa série do Discovery Channel “Shark Week” estreou, os pesquisadores tinham poucos meios de estudar os animais além de gaiolas subaquáticas. Quase um quarto de século depois, biólogos marinhos estudam os elasmobrânquios (subclasse de peixes cartilagíneos como tubarões e raias) com localização por satélite, análise genética e câmeras de alta definição.

A pesquisa está revelando, entre outras coisas, que os tubarões são inteligentes e curiosos com habilidades antes atribuídas a uns poucos animais, entre eles os golfinhos. "Tubarões têm boa capacidade de aprendizagem, uma das formas de se medir o nível de inteligência", avalia Samuel Gruber, biólogo marinho da University of Miami´s Rosenstiel. Ele descobriu em 1975 que os tubarões-limão podem aprender tarefas de condicionamento clássico 80 vezes mais rápido que um gato ou coelho. "Fiquei chocado ao descobrir que eles poderiam aprender tão rapidamente", confessa Gruber.

Mas a maior mudança na pesquisa com tubarões tem sido o abastecimento de dados para os esforços da conservação. O primeiro estudo em grande escala para documentar populações de tubarões no Oceano Atlântico revelou, em 2003, que os tubarões-touro e os tubarões-martelo caíram até 99% nas últimas três décadas. Os tubarões-baleia (o maior peixe do mundo, inofensivo para os seres humanos) estão particularmente em risco. Mais de 80 outras espécies estão listadas como vulneráveis ou ameaçadas na lista vermelha de espécies ameaçadas da União Internacional para Conservação da Natureza e Recursos Naturais. Já os grandes tubarões-brancos podem ser mais raros que tigres, com menos de 3.500 na natureza de acordo com dados divulgados por uma equipe de pesquisa da Stanford University no começo desse ano.

A sobrepesca, resultado da pressão do mercado asiático para a sopa de barbatana, é a principal ameaça para as populações em escala global. Consumidores dessa sopa tendem a achar que para conseguir as barbatanas os tubarões são apenas feridos e depois de algum tempo suas nadadeiras voltam a crescer.

Vitamina D pode proteger contra câncer, diabetes e artrite.

A vitamina D pode proteger o corpo humano contra uma série de doenças ligadas a condições genéticas, incluindo câncer, diabetes, artrite e esclerose múltipla, segundo uma pesquisa britânica recém-publicada.
Os cientistas mapearam os pontos de interação entre a vitamina D e o DNA e identificaram mais de 200 genes influenciados pela substância.
A vitamina D é produzida naturalmente pelo corpo pela exposição ao sol, mas a substância está presente também em peixes e crustáceos e, em menor quantidade, em ovos e leite.
Mas acredita-se que até um bilhão de pessoas em todo o mundo sofram de deficiência de vitamina D pela pouca exposição ao sol.
Já se sabia que a falta de vitamina D podia levar ao raquitismo e havia várias sugestões de ligações com doenças, mas a nova pesquisa, publicada pela revista especializada Genome Research, é a primeira que traz evidências diretas de que a substância controla uma rede de genes ligados com doenças.
Receptores
Os pesquisadores, da Universidade de Oxford, usaram uma nova tecnologia para o sequenciamento do DNA para criar um mapa de receptores de vitamina D ao longo do genoma humano.
O receptor de vitamina D é uma proteína ativada pela substância, que se liga ao DNA e assim determina quais proteínas são produzidas pelo corpo a partir do código genético.
Os pesquisadores identificaram 2.776 pontos de ligação com receptores de vitamina D ao longo do genoma, concentrados principalmente perto de alguns genes ligados a condições como esclerose múltipla, doença de Crohn, lupus, artrite reumatoide e alguns tipos de câncer como leucemia linfática crônica e câncer colo-retal.
Eles também mostraram que a vitamina D tinha um efeito significativo sobre a atividade de 229 genes incluindo o IRF8, associado com a esclerose múltipla, e o PTPN2, ligado à doença de Crohn e ao diabetes do tipo 1.
"Nossa pesquisa mostra de forma dramática a ampla influência que a vitamina D exerce sobre nossa saúde", afirma um dos coordenadores da pesquisa, Andreas Heger.
Seleção
Os autores afirmam que o consumo de suplementos de vitamina D durante a gravidez e nos primeiros anos de vida podem ter um efeito benéfico sobre a saúde da criança em sua vida no futuro.
Outras pesquisas anteriores já haviam indicado que a pele e os cabelos mais claros entre as populações de partes da Terra com menos incidência de raios solares teriam sido uma consequência da evolução para melhorar a produção de vitamina D.
Segundo os pesquisadores da Universidade de Oxford, isso poderia explicar a razão de seu estudo ter identificado um número significativo de receptores de vitamina D em regiões do genoma com mutações genéticas mais comumente encontradas em pessoas de ascendência europeia ou asiática.
A deficiência de vitamina D em mulheres grávidas pode provocar contrações pélvicas, aumentando o risco de morte da mãe e do feto. Segundo os pesquisadores, essa situação pode ter levado ao fim de linhagens maternais de pessoas incapazes de aumentar sua disponibilidade de vitamina D.
"A situação em relação à vitamina D é potencialmente uma das pressões seletivas mais poderosas no genoma em tempos recentes", afirma outro coordenador da pesquisa, George Ebers. "Nosso estudo parece apoiar essa interpretação e pode ser que não tivemos tempo suficiente para fazer todas as adaptações de que precisávamos para suportar nossas circunstâncias", disse.

Bactéria sobrevive 553 dias no espaço.

Cientistas britânicos revelaram que bactérias que foram deixadas durante 553 dias em pleno espaço, sujeitas a condições hostis à vida, conseguiram sobreviver.
No experimento, as bactérias foram colocadas no exterior da Estação Espacial Internacional (ISS, na sigla em inglês), onde ficaram expostas a raios cósmicos, forte radiação ultravioleta e mudanças significativas de temperatura. Além disso, toda a água presente na pedra desapareceu no vácuo espacial.
A experiência é parte de uma missão para encontrar micróbios que poderiam ser úteis a futuros astronautas em viagens de exploração espacial.
Agora, cientistas da Open University, responsáveis pela pesquisa, estão investigando como as bactérias conseguiram sobreviver às provações.
Parece celular
Já se sabe que esporos de bactérias são capazes de sobreviver vários anos em órbita, mas este é o maior período de sobrevivência registrado por cianobactérias (micro-organismos que fazem fotossíntese) no espaço.
Os micróbios foram retirados de penhascos na cidade de Beer, na costa sul da Inglaterra. Quando expostos ao espaço, eles ainda estavam em pequenos pedaços de rocha extraídos do penhasco.
Elas têm uma parede celular espessa e essa pode ser uma razão de sobreviverem tanto tempo no espaço.
Quando a equipe da Open University enviou as rochas para o espaço, tudo o que sabia é que o material continha comunidades de bactérias diferentes. Os cientistas não sabiam quais delas, se é que alguma, voltariam à Terra com vida.
"Tudo morreu naquelas rochas, menos aquele tipo particular de micróbio", disse o professor Charles Cockell, que participa do Estudo, à BBC.
"Acreditamos que esse micróbio pode ser usado em sistemas de suporte vital, para manter pessoas na Lua ou em Marte, onde não há oxigênio", afirmou.
Segundo a pesquisadora Karen Olsson-Francis, também da Open University, "também existe um conceito de que se nós tivéssemos de desenvolver bases na Lua ou em Marte, poderíamos usar bactérias para biomineração, ou seja, para extrair minerais importantes das rochas".
A pesquisa alimentou uma teoria popular, segundo a qual micro-organismos podem, de alguma forma, ser transportados de um planeta a outro viajando em rochas - meteoritos - para semear vida onde ela não existe.

Modelo da Blusa da Biologia