Biologia Molecular na Criação de Peixes (Com Diagrama)

Neste artigo vamos discutir sobre a biologia molecular na criação de peixes.

A descoberta da tecnologia do DNA recombinante revolucionou a moderna biologia molecular. Através desta técnica, grandes quantidades de proteínas presentes em quantidades vestigiais, bem como outras substâncias biologicamente ativas, podem ser geradas através da biotecnologia e estas macromoléculas geneticamente modificadas têm muito poucos efeitos colaterais.

Também pode ser usado para realizar a hibridização in situ de diagnóstico. Essa técnica também ajuda a isolar e identificar genes responsáveis ​​por doenças hereditárias.

Em 1983, o ativador do plasminogênio recombinante (rt PA) fez uma mudança paradigmática na terapia do infarto do miocárdio (ataque cardíaco). Agora, com o uso de tecnologia de DNA recombinante, muitos outros produtos, como a hirudina, a superóxido dismutase, a uroquinase, a procolinase, etc., estão no mercado.

Na aquacultura, em particular na reprodução induzida, utiliza-se a utilização de pituitarias em bruto, piscianas e de mamíferos. O extrato da hipófise contém hormônios de crescimento de gonadotrofinas e seus fatores de liberação. Eles são necessários em quantidades excessivas para a criação de peixes.

Estes polipéptidos são demasiado grandes para serem sintetizados quimicamente e estes polipéptidos podem ser gerados biotecnologicamente através de manipulação de ADN, terão menos efeitos secundários e serão melhores em vez de análogos sinteticamente preparados já em uso para reprodução em massa.

Recentemente, obteve-se sucesso na criação de peixes para melhorar muitos caracteres quantitativos como diâmetro do ovo, taxa de crescimento do peso corporal, comprimento do corpo e hiperimunidade em peixes como Tilapia zillii e Oreochromis niloticus simplesmente injetando DNA de Shark no músculo por meio de seringa.

A análise aleatória do DNA polimórfico amplificado (RAPD) mostrou que os fragmentos polimórficos variaram entre 54, 55% para o iniciador 1 (5'-ACC GGG AACG - 3 ') e 14, 29% para o iniciador 2 (5'-ATGACCTTGA-3') como relatado por Sudha et al, 2001, El-Zaeem & Assem, 2004 e Assem 2 EL-Zaeem, 2005.

As proteínas de peixe hoje em dia são usadas também na medicina. A protamina é usada para reverter a anticoagulação durante a cirurgia cardíaca e cateterismo. A calcitonina de salmão é melhor que a calcitonina de mamíferos para tratamento na doença de Paget e em certas formas de osteoporose. A proteína anticongelante de peixe é utilizada na criopreservação de órgãos humanos, bem como na preservação de alimentos.

A cultura de células e a tecnologia de DNA recombinante em peixes são lentas e precisam de estudos mais extensos. No entanto, genes de peixes para alguns produtos potenciais foram expressos em bactérias e leveduras. A produção de calcitonina de salmão e proteínas anticongelantes foi explorada em células microbianas.

Há uma grande necessidade de obter gene ou mRNA para o polipeptídeo, como hormônios de crescimento de gonadotrofina de peixe, citocinina, protamina, calcitonina e proteína anticongelante, etc. Uma vez que o gene / mRNA é sintetizado, ele pode ser convertido em cDNA através da enzima transcriptase reversa. .

Uma vez que o cDNA é obtido para uma proteína particular, então através da clonagem de DNA (uma técnica usada para produzir grandes quantidades de um fragmento de DNA específico para produzir milhões de cópias de um fragmento de DNA por técnicas de clonagem bacteriana de rotina), grande quantidade de DNA pode ser obtida.

O fragmento de DNA de nosso interesse pode ser introduzido ou inserido no plasmídeo (presente como corpos auto-replicantes extra-cromossômicos) em bactérias ou vírus (replicados em bactérias, bacteriófagos) ou vetores desenvolvidos artificialmente chamados de cosmídeos.

Para inserção, o DNA do vector é cortado por endonucleases e o cDNA é então inserido e finalmente unido por enzimas conhecidas como DNA ligases. O produto agora contém uma peça de DNA no DNA do vetor, portanto, a técnica é conhecida como DNA recombinante. Este vector é então amplificado num hospedeiro apropriado, seja bactérias, células de mamíferos ou culturas de células de peixes.

O tamanho da clonagem é limitado. O plasmídeo pode acomodar 15000 pb, fagos até 25000 pb e cosmídeos até 45000 pb. O tamanho foi superado pela técnica conhecida como cromossomos artificiais de levedura (YAC).

Watson e Crick (1953) descreveram o DNA como uma estrutura de hélice de dupla fita (Fig. 38.1). O DNA é uma molécula polinucleotídica. Os nucleótidos são unidos por uma ligação fosfodiéster. Tem um tamanho enorme e cada cromossomo é uma molécula contínua de DNA. A molécula consiste de uma base, um açúcar desoxirribose e um fosfato. A informação genética herdada pelo indivíduo é codificada no DNA.

As duas cadeias do DNA, uma é 5′-3 ′ e outra é 3′- 5 ′ em direções, ou seja, as duas cadeias estão se opondo. A direção é importante porque a replicação do DNA começa de 5 ′ a 3 ′ e também a seqüência essencial para a regulação gênica está localizada na extremidade 5 ′ a 3 of do gene. O emparelhamento de hidrogênio entre as bases é específico, a adenina (A) sempre emparelha-se com timina (T) e a guanina (G) sempre emparelha com a citosina no DNA.

O DNA tem mais uma característica que os dois filamentos poderiam ser separados se a temperatura fosse aumentada para 95 ° C, isso é conhecido como desnaturação. Estes dois filamentos separados podem ser unidos para formar a estrutura original se a temperatura for reduzida para 55 ° C, o fenômeno é conhecido como hibridização ou recozimento. Esta característica é mais importante para a tecnologia de DNA recombinante.

O dogma central da biologia molecular é que o DNA dá origem ao mRNA usando o DNA como modelo. O processo é conhecido como transcrição. O mRNA é responsável pela formação de proteínas, o fenômeno conhecido como tradução, e a síntese de proteínas é a função da célula (Fig. 38.2).

A formação de mRNA é complicada, durante a maturação do mRNA, os introns são unidos e os exons são rearranjados. O mRNA sai do núcleo para codificar proteína específica. Antes de entrar no citoplasma, o mRNA forma uma capa metilada na cauda 5 'e uma cauda poli (A) nas extremidades 3'. A capa é essencial no início da tradução e a cauda poli A na região 3 is é essencial para as mensagens no citoplasma (Fig. 38.3).

Uma descoberta em biologia molecular estabelecida quando foi descoberta em retrovírus, o RNA pode ser convertido em DNA pela enzima transcriptase reversa. A descoberta é a espinha dorsal do recombinante. Tecnologia de DNA. O mRNA pode ser convertido em cDNA (DNA complementar) com a ajuda da enzima transcriptase reversa (Fig. 38.4).

Então, em outras palavras, é possível traduzir mRNA em DNA complementar (cDNA) usando mRNA como modelo. O ADNc assim formado contém bases complementares apropriadas para o ARNm, excepto, claro, com a timina que substitui o uracilo. O cDNA derivado do mRNA é hoje utilizado no diagnóstico de muitas doenças, rotulando-o radioativamente.

A transcriptase reversa também ajuda na clonagem de um gene. O primeiro gene foi clonado em Stanford e a primeira molécula de tecnologia de DNA recombinante foi então formada, uma revolução na biologia molecular. A descoberta de endonucleases ou enzimas de restrição ajuda a cortar o DNA em até 3 a 8 nucleotídeos.

As endonucleases foram obtidas de cerca de 400 cepas de bactérias e estas enzimas podem reconhecer cerca de 100 locais diferentes no DNA. Algumas das endonucleases, assim como seus locais de reconhecimento, são (Fig. 38.5).

Fig. 38.5 O substrato que é atacado por endonucleases de restrição é a sequência palandrômica. O palandrômico lê o mesmo a partir das direções para frente e para trás, por exemplo, MADAM. O melhor exemplo de uma enzima restrita é o EcoR1 feito da linhagem de E. coli Ry 13. O EcoR1 ataca a seqüência de nucleotídeos GAATTC, CTTAAG.

As ligases de ADN ajudam a unir a inserção no ADN do vector e o vector com o ADN original e inserido pode ser amplificado no hospedeiro apropriado. Sanger e Coulson (1975) e Maxim e Gilbert (1977) desenvolveram técnicas para o rápido sequenciamento de DNA e RNA. Agora, a reação em cadeia da polimerase (PCR) está disponível, que pode fornecer 1.000.000 cópias de um fragmento de DNA em 3 a 4 horas e bilhões de cópias em 24 horas.

Com o uso dessas técnicas, a aquicultura pode ser melhorada e a proteína do peixe pode ser biotecnologicamente. Portanto, pesquisas extensas nessas linhas são essenciais para a expressão gênica, seja em bactérias, vírus ou cultura de células de peixe.