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A água como componente do DNA

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O ácido desoxirribonucléico (DNA), material genético presente em todos os seres vivos com exceção apenas de alguns RNA – vírus, é composto quimicamente pelos nucleotídeos, monômeros constituídos de uma base nitrogenada, um grupo fosfato e uma pentose.  Todo esse conjunto de estruturas está ligado entre si formando a dupla hélice do DNA, por meio de pontes de hidrogênio entre as bases, seguindo um padrão chamado de pareamento de bases.

Pesquisadores do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Alemanha, estudando a estrutura do DNA, mais precisamente a forma como as moléculas de água rodeiam esse ácido nucléico, descobriram que, se de alguma forma a textura da camada de hidratação é dependente da quantidade de água, ela também tem uma influência sobre a estrutura da molécula do DNA. Os resultados foram publicados na edição do dia 29 de março do Journal of the American Chemical Society.

Essas moléculas de água que recobrem o DNA se ligam a ele por pontes de hidrogênio, no entanto, o DNA não vincula todas as moléculas da mesma maneira, ou seja, os cientistas conseguiram comprovar que parte da água está ligada mais fortemente a certas regiões do DNA, enquanto que em outras moléculas nem tanto. Ficou constato, porém, que essa condição só se dá quando a quantidade de água é baixa.  No entanto, quando ocorre um aumento no volume de água, estas diferenças são ajustadas e todas as ligações de hidrogênio se tornam igualmente fortes. Quando isso acontece, ocorre uma alteração na geometria molecular da fita de DNA, isto é, o eixo central da dupla hélice, que consiste em grupos de açúcar e fosfato, curva-se ligeiramente.

A partir do material genético coletado de salmão, foram realizados testes dos quais os cientistas elaboraram filmes finos que posteriormente foram umedecidos durante alguns segundos com doses ultrafinas de água. Após esse procedimento, os pesquisadores usaram a espectroscopia de infravermelho e verificaram que as forças das ligações de hidrogênio variam e que as moléculas de água apresentam diferentes períodos de inativação em configurações variadas. O uso dessa técnica mostrou que quanto mais alta a freqüência de oscilações, mais fraca é a ligação de hidrogênio.

Ficou claro a partir de então que o açúcar e os pares de bases criam vínculos relativamente fortes com a camada de água, no entanto, o mesmo não ocorre com os grupos fosfato, sendo essa ligação a mais fraca.

Observados estes resultados, foi possível concluir que a estrutura em dupla hélice, a força das ligações de hidrogênio, e mesmo o volume de DNA tendem a mudar com a maior quantidade de água, comentou ao Science Daily o Chefe da Divisão de Biofísica do Instituto de Radioquímica, Dr. Karim Fahmy. Ele destaca também a versatilidade do material genético para o uso da nanotecnologia aliado ao DNA, devido às suas estruturas altamente ordenadas com novas propriedades ópticas, eletrônicas e mecânicas em dimensões minúsculas.

O Dr. Karim comentou que a água que circunda o DNA não é apenas uma parte integrante das estruturas dessa molécula, pois ela também pode exercer uma função precisa, porque os resultados indicam que o aumento da camada de hidratação por apenas duas moléculas de água por grupo fosfato, pode causar o dobramento instantâneo da estrutura do DNA. Esses processos de modificação, que são dependentes da água, podem ser capazes de controlar, por exemplo, a liberação de agentes ativos a partir de materiais baseados em DNA.

Além disso, umas das possibilidades terapêuticas que podem surgir a partir dessa descoberta, é o desenvolvimento de drogas de ligação ao DNA, como por exemplo, no tratamento do câncer.

28/04/2011
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG
 

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