Clonagem de DNA

Clonar DNA é fazer muitas cópias idênticas de um trecho de DNA — em geral, um gene — colocando-o dentro de uma célula que se multiplica rapidamente, como uma bactéria. Cada vez que a bactéria se divide, ela copia junto o gene inserido. Em pouco tempo, há milhões de cópias dele. E, se o gene tiver a receita de uma proteína, a bactéria passa a fabricá-la.

Para que serve?

As ferramentas

• Enzimas de restrição — “tesouras” moleculares descobertas em bactérias. Cada uma corta o DNA sempre em uma sequência específica de letras: a EcoRI, por exemplo, corta onde aparece GAATTC. Muitas deixam as pontas com algumas letras soltas, que se encaixam com outras pontas cortadas pela mesma enzima.
• DNA ligase — a “cola”, que une pedaços de DNA de forma permanente.
• Plasmídeo — um pequeno anel de DNA que existe naturalmente em bactérias e é copiado independentemente do cromossomo. Os plasmídeos usados em laboratório, chamados de vetores, costumam levar um gene de resistência a um antibiótico, que funciona como marcador.
• Célula hospedeira — em geral a bactéria Escherichia coli, que é fácil de cultivar e se divide a cada 20 minutos, mais ou menos, em boas condições.

Passo a passo

1. Obter o gene

O trecho de DNA de interesse pode ser copiado de uma amostra por PCR ou fabricado diretamente em laboratório, letra por letra.

2. Cortar

Uma enzima de restrição abre o plasmídeo em um ponto específico. A mesma enzima é usada para cortar as pontas do gene, para que as pontas dos dois fiquem complementares e possam se encaixar.

3. Colar

O gene, chamado de inserto, é encaixado no plasmídeo, e a DNA ligase une as pontas. O resultado é um DNA recombinante: uma molécula que junta DNA de origens diferentes.

4. Colocar nas bactérias e selecionar

O plasmídeo é levado para dentro das bactérias, por exemplo com um choque de temperatura ou com pulsos elétricos. Esse processo se chama transformação, e só uma parte das bactérias recebe o plasmídeo. Por isso, elas são espalhadas em uma placa de ágar com antibiótico: só sobrevivem as que receberam o plasmídeo com o gene de resistência.

5. Escolher uma colônia

Cada bactéria sobrevivente se multiplica e forma uma colônia, um pontinho visível na placa com milhões de bactérias idênticas — é daí que vem o nome “clone”. Uma colônia é retirada com uma ponteira e cultivada em meio líquido, onde as bactérias continuam se multiplicando.

6. Extrair

Das bactérias cultivadas, extrai-se o plasmídeo, agora com muitas cópias do gene — ou a proteína que elas passaram a produzir.

Da bancada à farmácia

A técnica nasceu em 1973, quando Stanley Cohen, Herbert Boyer e colegas mostraram que era possível juntar pedaços de DNA de origens diferentes em um plasmídeo e fazê-lo funcionar dentro de uma bactéria. Poucos anos antes, a descoberta das enzimas de restrição tinha dado aos cientistas a “tesoura” necessária — e rendeu o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 1978 a Werner Arber, Daniel Nathans e Hamilton Smith.

O primeiro grande resultado prático veio em 1982, com a aprovação da insulina humana produzida por bactérias, o primeiro medicamento feito por engenharia genética. Até então, a insulina usada por pessoas com diabetes era extraída do pâncreas de porcos e bois.

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