Pesquisadores sintetizam cópia do DNA

O modelo de dupla-hélice da molécula de DNA, proposto pelos cientistas Watson e Crick, está servindo de base para os cientistas do Biodesign Institute, da Universidade do Estado do Arizona, para a construção de nanoestruturas, a partir da nanotecnologia. Os pesquisadores têm a seu favor características da molécula de DNA, que facilitam as pesquisas. Tais características estão relacionadas à capacidade que esta molécula tem de se auto-montar, através das forças químicas de atração. O DNA é formado por subunidades chamadas de nucleotídeos. Estas, por sua vez, são compostas por uma das quatro bases nitrogenadas, adenina (A), guanina (G), citosina (C) ou timina (T), um açúcar (desoxirribose) e um grupo fosfato. As hélices da molécula se mantêm unidas pelo pareamento de bases (A=T, C=G), por meio de ligações químicas do tipo pontes de hidrogênio.    

Estudos realizados pelo pesquisador do Biodesign Institute, John Chaput, têm como objetivo oferecer novas marcas de materiais que auxiliem os pesquisadores na montagem de projetos com nanomateriais. Chaput e sua equipe fizeram a primeira estrutura auto-montável, composta de um análogo sintético do DNA, conhecida como ácido nucléico glicerol (GNA, sigla em inglês). Os dados da pesquisa foram publicados recentemente no Journal of the American Chemical Society.  A única diferença estrutural existente entre o DNA e o GNA é um açúcar presente na molécula. O GNA tem o glicerol, que possui três carbonos no lugar da desoxirribose do DNA (ácido desoxirribonucléico), que possui cinco.   

O objetivo dos pesquisadores foi o de construir moléculas sintéticas com estrutura semelhante à do DNA, mas que tivessem propriedades que não são encontradas naturalmente nesta molécula. Os pesquisadores descobriram que a molécula do GNA se comporta como um enantiômero. Em química, são chamados de enantiômeros os compostos que são a imagem refletida do outro e não são sobreponíves, a exemplo do que acontece com as mãos. Essa propriedade possibilitou a utilização do GNA na síntese de nanoestruturas. 

As pesquisas mostraram também que a molécula do GNA tem maior tolerância ao calor do que nanoestruturas do DNA. Essas informações possibilitam aos pesquisadores a exploração de novas tecnologias e o desenvolvimento de novas estruturas. O GNA é um ácido nucléico análogo ao DNA. Os ácidos nucléicos análogos têm componentes estruturais semelhantes aos existentes (DNA e RNA) e são usados em pesquisas nas áreas de medicina e de biologia molecular. Na medicina, diversos nucleosídeos (nucleotídeo sem o grupamento fosfato) funcionam como antivirais ou agentes carcinogênicos. Na biologia molecular, os ácidos nucléicos são usados em diversos tipos de pesquisas como, por exemplo, entre outras, na investigação de características estruturais dos ácidos nucléicos e no estudo sobre as possíveis alternativas para o sistema natural em biologia sintética.    

A nanotecnologia e os ácidos nucléicos

A nanotecnologia está associada a diversas áreas de pesquisa e produção, em uma escala conhecida como atômica ou nano (é um prefixo no SI de unidades, denotando um fator de 10-9)). Essa tecnologia tem como princípio básico a construção de estruturas e novos materiais a partir dos átomos. O desafio dos cientistas é o de controlá-los de forma precisa e individual. Entre os diversos campos de pesquisas, a nanotecnologia dos ácidos nucléicos, DNA e RNA, tem apresentado um grande desenvolvimento. A nanotecnologia do DNA utiliza as propriedades dessa molécula e de outros ácidos nucléicos para criar estruturas novas e controláveis. Apesar de a molécula de DNA transportar informação biológica, a nanotecnologia de DNA a utiliza como material estrutural para a construção de novos materiais, tornando-se um exemplo de bionanotecnologia. Em conseqüência disso, surgiram possíveis aplicações na auto-montagem molecular e do DNA na computação.  

A tecnologia utilizada na montagem de moléculas é conhecida como montador molecular ou nanomontador. O montador molecular é uma máquina nanotecnológica de tamanho bastante reduzido capaz de organizar átomos e moléculas de acordo com instruções dadas. Para que a tarefa seja realizada, são necessários energia, suprimento de matéria-prima (building blocks) e  programação, a ser executada pelo montador.

O RNA (ácido ribonucléico) possui uma grande variedade de interações e dinâmicas conformacionais que não estão disponíveis no DNA. Essas características do RNA também poderão ser exploradas para a construção de estruturas de nanomoléculas.   

08/05/2008
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG