REAÇÃO EM CADEIA DE POLIMERASE. JÁ OUVIU FALAR?

Herton Escobar

12 Junho 2011 | 02h25

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Se você não sabe nada de biologia molecular, esse vídeo acima não vai fazer o menor sentido. Vai parecer uma piada … E, no fundo no fundo, é mesmo. Mas uma piada de certa forma séria. Com conteúdo!

Só postei aqui porque precisava de um “gancho”, como dizemos no jornalismo, para escrever sobre  esse tal de PCR, que é o tema da música.  (E porque me fez rir pra caramba ontem … mas você não precisa achar engraçado para ler o post.)

PCR signica Polymerase Chain Reaction, ou “reação em cadeia de polimerase”, representada no vídeo por essa máquina quadrada e aparentemente sem graça que é passada de mão e mão e acariciada ironicamente pelo cantor. Se não fosse por essa reação, e essa maquininha que a realiza automaticamente, nós provavelmente não saberíamos nem um terço do que sabemos hoje sobre genética. Não saberíamos muito do que sabemos sobre o processo evolutivo e sobre as relações de parentesco entre os seres vivos. Testes de paternidade, que hoje são coisas absolutamente banais, seriam ainda algo extremamente caro, complexo e demorado de se fazer. É provável que muitos criminosos não teriam sido presos. E que muito pacientes que venceram o câncer teriam morrido.

O que uma máquina de PCR faz, colocado da forma mais simples possível, é copiar DNA (ou “amplificar” DNA, que é o termo cientificamente mais correto nesse caso). Você bota um pedaço de DNA num tubinho, mistura lá alguns “ingredientes”, aperta um botão e pouco tempo depois você terá milhões e milhões de cópias daquele mesmo pedaço de DNA, naquele mesmo tubinho.

Isso é absolutamente crucial para qualquer tipo de estudo genético – seja para identificar mutações no genoma humano, diagnosticar doenças, identificar espécies ou prender criminosos –, porque para “ler” o que está escrito no DNA, você precisa sequenciá-lo. E para sequenciá-lo, não basta uma única amostra, uma única célula ou uma única molécula. Afinal de contas, as letras são muito pequenininhas! … Você precisa, sim, de milhões e milhões de cópias da mesma sequência. E a única maneira de produzir isso de maneira prática e rápida, é via PCR. (a outra alternativa é clonar a sequência dentro de bactérias, o que dá muito mais trabalho)

O que acontece dentro dessa maquininha mágica é algo surpreendentemente simples, mas tão incrivelmente importante que rendeu um prêmio Nobel ao seu inventor, Kary Mullis, em 1993. (dizer que é “simples” agora é fácil, que o negócio já foi inventado, eu sei … mas isso só prova que às vezes é preciso uma mente brilhante para enxergar o óbvio).

A técnica consiste em submeter o DNA a consecutivos ciclos de temperatura mais altas, que fazem com que a dupla hélice se abra como um zíper, e mais baixas, que permitem à tal da “polimerase” (o P do PCR) grudar em cada uma das fitas e fazer uma cópia de cada uma delas, produzindo dois novos zíperes onde antes havia apenas um. (duas moléculas de DNA em vez de uma) Aí o ciclo se repete, e os dois zíperes viram quatro, depois oito, depois dezesseis, e assim por diante … abrindo e fechando zíperes, exponencialmente, numa reação em cadeia.

Ou seja: uma reação em cadeia de polimerase. Simples, não é?

A polimerase é uma enzima que ocorre naturalmente nas nossas células. Cada vez que uma célula do seu corpo se divide (e milhões delas estão se dividindo neste exato momento, pode ter certeza, a não ser que você esteja morto), todo o DNA que existe dentro dela precisa ser copiado. E quem faz isso é a polimerase.

Nesse sentido, os cientistas estão simplesmente replicando in vitro algo que ocorre naturalmente no nosso organismo. Com um detalhe curioso: que a polimerase usada no PCR não é de origem humana, mas de uma bactéria, chamada Thermus aquaticus. Isso porque a polimerase humana não sobrevive às altas temperaturas necessárias para abrir o zíper do DNA dentro do tubinho, que passam de 90 graus Celsius. (No organismo humano, quem abre o zíper é uma outra enzima chamada helicase, mas, para acelerar e automatizar o processo, a máquina de PCR faz isso por meio do calor.) Já a polimerase da Thermus aquaticus, mais conhecida pelo apelido TAQ, faz isso sem problemas. Afinal, trata-se de uma bactéria que vive nas piscinas de água fervente do Parque Nacional de Yellowstone e, portanto, está mais do que acostumada a copiar DNA em altas temperaturas.

Outro ingrediente essencial da receita são os chamados “primers”, uma espécie de “etiqueta” de DNA que gruda nas fitas abertas do zíper e indica à polimerase o ponto de partida para a duplicação. Assim, os cientistas podem amplificar (copiar) apenas o trecho de DNA que lhes interessa, e não a molécula inteira. Imagine que a polimerase é um carro perdido num estacionamento cheio de vagas, e o primer é um flanelinha que fica lá abanando os braços e gritando “estacione aqui!” … é mais ou menos isso. Se você escolhe um flanelinha errado, e a polimerase estaciona na vaga errada, danou-se.

Aqui na Indonésia, onde estou, cientistas usam o PCR para amplificar (e depois sequenciar) trechos específicos de genes que permitem identificar espécies e fazer comparações entre elas. Dependendo da quantidade de diferenças (ou similaridades) entre as sequências, é possível dizer se são espécies diferentes, ou não, e qual o grau de parentesco entre elas. Se elas divergiram de um ancestral comum 30 milhões, 500 milhões ou 1 bilhão de anos atrás. Uma ciência conhecida como “ecologia molecular”.

Da mesma forma, em hospitais de ponta do mundo todo, cientistas usam o PCR para amplificar (e depois sequenciar) trechos de genes de células cancerígenas, que permitem fazer um diagnóstico muito mais preciso da doença. Assim você pode saber o tipo específico de mutação que as células doentes têm, e com base nisso determinar se o tumor é agressivo ou não, qual o melhor tipo de tratamento para aquela mutação específica, e várias outras coisas que fazem uma diferença enorme nas chances de cura e sobrevida dos pacientes.

Pois bem … se você nunca tinha ouvido falar de PCR, agora ouviu.

Se um dia você entrar num laboratório de pesquisa genética, não se assuste. Não tem nada de muito impressionante. As máquinas são todas quadradonas e extremamente sem graça, aparentemente. Mas não se engane: dentro delas, acontecem coisas incríveis. Imagine só!

Abraços a todos.

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Esse aqui não é piada. Entenda graficamente como o PCR funciona: