Biología

Expressão Heteróloga

Por que a tecnologia é importante na biologia?

Como você alimenta 7,4 bilhões de pessoas no planeta Terra, economiza seu suco de laranja matinal e, ao mesmo tempo, consegue irritar um punhado dessas pessoas? Através da tecnologia agrícola!

O economista Thomas Malthus surgiu pela primeira vez com o conceito de superpopulação - em 1798! Malthus sugeriu que a população humana continuaria a aumentar até que não houvesse mais comida suficiente para alimentar a todos, e a fome e o caos seguiriam. Isso é conhecido como uma catástrofe malthusiana .

Desde então, muitos escritores, cientistas e economistas previram uma catástrofe malthusiana após a catástrofe malthusiana. No entanto, uma catástrofe malthusiana em escala global não aconteceu. Por que não? Porque, enquanto a população mundial continua aumentando, a tecnologia agrícola também. A produção agrícola no final do século 20 era cerca de 3,3 vezes maior nos Estados Unidos do que no início do século 20, embora tenhamos menos terras agrícolas e menos pessoas trabalhando nas fazendas.

Algumas dessas inovações envolvem o aprimoramento de equipamentos, como tratores, ou simplesmente o aprimoramento de nosso conhecimento da agricultura. Algumas dessas inovações envolvem tecnologia genética e expressão de genes heterólogos .

Expressão Heteróloga

A expressão heteróloga descreve o estado em que um gene é expresso em uma espécie diferente daquela em que o gene se originou. Se você expressasse um gene de peixe em um tomate, teria uma expressão heteróloga, mas cuidado! Apesar do que alguns sites de conspiração possam lhe dizer, não há tomate-peixe em sua mercearia ou em qualquer lugar. Existem muitos teóricos da conspiração furiosos com muito a dizer sobre a expressão de genes heterólogos. Não podemos falar sobre todas as teorias da conspiração aqui, mas lembre-se de sempre procurar fontes confiáveis ​​de informação!

O que a expressão heteróloga tem a ver com agricultura? Bem, às vezes o gene de que você precisa para produzir a safra desejada não existe nas variedades nativas dessa safra. Por exemplo, você pode querer produzir milho que resista a insetos ou algodão que resista a herbicidas, mas não consegue encontrar um gene do milho ou do algodão que faça o que você deseja. É quando a expressão heteróloga se torna útil.

Expressão heteróloga que você pode usar

Aqui está um exemplo. Nas décadas de 1980 e 1990, um vírus chamado vírus da mancha anelar da papaia estava devastando as plantações de mamão no Havaí. Os fazendeiros abandonavam campos dizimados pelo vírus. Cientistas universitários conseguiram introduzir um gene heterólogo do próprio vírus em uma cultivar de mamão. Este gene vem da proteína capsidial , ou capsídeo , do vírus. Na verdade, isso não faz com que os mamões fiquem doentes, mas os torna resistentes ao vírus. Graças a esse gene heterólogo, os produtores de mamão se recuperaram e o mercado havaiano de mamão ainda é bom.

No momento, uma doença chamada huanglongbing está devastando as árvores cítricas. Os produtores de frutas cítricas estão realmente assustados, e você também deve ficar se gosta de suco de laranja! Huanglongbing começa com veias amareladas e manchas descoloridas nas folhas das árvores cítricas, mas com o tempo matará a árvore inteira. Os cientistas estão atualmente investigando um gene chamado defensina que vem do espinafre como forma de salvar as árvores cítricas. As defensinas fornecem atividade antimicrobiana, mas foram testadas e demonstraram ser atóxicas e hipoalergênicas em humanos.

Cientistas agrícolas não são os únicos interessados ​​na expressão de genes heterólogos. Os biólogos do desenvolvimento também amam a expressão heteróloga, por razões completamente diferentes. Às vezes, é difícil remover um gene do contexto que ele tem em seu genoma. Ter outro organismo, como a bactéria Escherichia coli , expressando seu gene favorito pode permitir que você o examine fora de contextos que você não entende ou controla 100%.

Como isso é feito

Uma maneira de fazer a expressão de genes heterólogos é usar uma arma genética . Uma arma genética atira minúsculas partículas de ouro cobertas com o gene de interesse. Se a partícula de ouro pousar no núcleo da célula, os genes se separarão da partícula de ouro e podem se incorporar ao genoma do organismo.

Arma genética
Arma genética

Outra maneira de fazer a expressão de genes heterólogos é com um vírus. Basicamente, você corta o gene de interesse e o insere no capsídeo de um vírus. Em seguida, você permite que seu vírus falso infecte o organismo de seu interesse.

Sua arma genética ou cápside viral frequentemente também conterá um gene marcador , que é um gene extra inserido apenas para que o cientista saiba se a arma genética foi bem-sucedida. Um exemplo de um gene marcador comum é a proteína fluorescente verde, que é retirada de uma água-viva e realmente brilha em verde sob a luz ultravioleta!

Resumo da lição

A tecnologia agrícola é muito importante, porque é assim que podemos continuar alimentando as pessoas, embora a população do planeta esteja crescendo. É por isso que ainda não tivemos uma catástrofe global malthusiana , ou fome em massa causada pelo grande número de pessoas na Terra excedendo a quantidade de alimentos disponíveis.

Existem muitos tipos de tecnologia incorporados pela agricultura. Uma delas é a expressão gênica heteróloga , na qual um gene é expresso em uma espécie diferente daquela da qual o gene se originou. A expressão de genes heterólogos é importante para a agricultura quando precisamos que um gene se expresse em uma determinada cultura, mas não podemos encontrá-lo no estoque nativo dessa cultura. Por exemplo, a expressão do gene heterólogo salvou a cultura do mamão do Havaí de uma doença chamada vírus da mancha anelar do mamão; os cientistas agora estão tentando usar tecnologia semelhante para salvar as árvores cítricas de uma doença chamada huanglongbing. A pesquisa atual sobre huanglongbing está considerando o uso de genes defensin do espinafre para dar às árvores cítricas resistência natural à doença.

Outros cientistas, além de cientistas agrícolas, também estão interessados ​​na expressão de genes heterólogos. Por exemplo, os cientistas do desenvolvimento podem usá-lo para isolar genes e estudar sua expressão sem todo o outro contexto e "ruído" no genoma de um organismo.

Uma maneira de criar a expressão de genes heterólogos é usando uma arma de genes , que dispara minúsculas partículas de ouro cobertas pelo gene de interesse dentro do núcleo de uma célula. Outra maneira é usar um capsídeo viral preenchido com o gene de interesse. Os cientistas normalmente também inserem um gene marcador , como a proteína fluorescente verde, para que você saiba se o seu gene favorito entrou com sucesso em seu organismo.

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