Introdução a Genética e Sua Aplicabilidade em Vacinas

Prezados, lembram quando disse que a resposta está na genética no post sobre os híbridos? Então, aqui abordaremos sobre essa vertente magistral que é o gatilho para a Biologia (lembrem da ampulheta do primeiro post) e sua importância em vários contextos.

Para que haja vida, é necessário o que? Somente a água? Ou a terra? Ou os dois? Para que isso ocorra é necessário se levar em conta uma série de fatores, como demonstra o experimento Miley e Urey, com toda aquela sequência de aquecimento da água, condensamento, inserção dos eletrodos, formação de aminoácidos e por aí vai... lembrando que existem outras teorias nesse contexto que remetem que a vida surge através de matéria inanimada ou então através de outra. Aí surgiria uma nova discussão levando em conta sobre Darwinismo (Evolucionismo) e Criacionismo (onde entra a religião). Como iremos falar de genética não podemos deixar de mencionar sobre a biologia molecular. Se tratando de aminoácidos, estes são responsáveis por conjecturar as proteínas e os peptídeos, que consequentemente formariam novas cadeias mais complexas. E neste modelo estão inseridos o DNA e o RNA. Chegando ao ponto inicial iremos destrinchar sobre esses dois pontos.

O DNA (ácido desoxirribonucleico) é um composto orgânico capaz de armazenar as informações. Que informações são essas? as mesmas que os seres vivos carregam, sejam genótipos (características dos genes como o próprio nome diz) ou fenótipos (caracteríscticas externas, variando de cor do cabelo, tamanho do nariz e por aí vai) que também podem ser chamadas de características interna e externa respectivamente. Esses elementos então são designados por estruturas chamadas de nucleotídeos, os famosas adenina, citosina, timina e guanina (ACTG). E essas sequências são chamadas de bases nitrogenadas, que se ligam a uma molécula de pentose (no caso a desoxirribose) que por sua vez se ligam a um grupamento fosfato. E assim sucessivamente essas cadeias se repetem. O DNA possui duas fitas, isto é, cada terminal de nucleotídeos de uma fita se ligam aos de outra através de pontes de hidrogênio. E essas duas fitas se torcem entre si, formando o que foi chamado pelos cientistas Watson e Crick de cadeias de dupla-hélices, exemplificados nas imagens abaixo:

Fonte: Brasil Escola

Fonte: Infoescola

O RNA (ácido ribonucleico) é um composto orgânico capaz de decifrar e traduzir o conteúdo presente no DNA. Após identificar esse conteúdo o RNA copia essas informações e transmitem-as para outros DNAs, permitindo assim a replicação do DNA. Mas existem três tipos de RNA: o RNA ribossômico (rRNA), o RNA mensageiro (mRNA) e o RNA transportador (tRNA). O primeiro é responsável pela formação de aminoácidos nos ribossomos, o segundo atua em conjunto com o ribossomo e o terceiro transporta os aminoácidos para a formação de proteínas, como mostra o modelo a seguir:

Fonte: sobiologia.com.br

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O RNA é composto por Adenina, Guanina, Uracila e Citosina (AGUC). Notem que não possui a Timina do DNA, porém a Uracila usurpa seu lugar durante a ligação. Quanto as fitas, o RNA pode ser simples (as três funções denominadas anteriormente) ou de dupla fita (os chamados dsRNA). No geral, os RNAs fitas simples são as mais conhecidas enquanto as os dsRNAs foram descobertas recentementes e estão em fases de estudos, e muito estudiosos apontam que estas podem ser promissoras para descobertas de novas vacinas (Irei indicar alguns artigos no final do post).

Para fechar esse contexto, tanto DNA e o RNA atuam na formação de novos aminoácidos, para em seguida serem formadas as proteínas e peptídeos essenciais para o funcionamento da célula. Mas tudo é tão simples assim, claro que não. Existem outras moléculas que atuam nessas fitas, como a enzima helicase capaz de quebrar as fitas de DNA; as RNA e DNA polimerase, cada uma responsável em construir suas respectivas fitas; e esses dois compostos orgânicos atuam no núcleo da célula, este que recebe e manda informações, sendo que qualquer alteração, seja de um gene, de um rearranjo ou de um número de cromossomos, são capazes de gerar o que chamamos de anomalias ou desordem.
E nesta nova vertente aberta iremos descutir sobre as vacinas, e sua aplicabilidade no meio genético.

As vacinas são feitas a partir de agentes agressores, seja na sua forma atenuada (viva) ou inativada (morta) contra ele mesmo, uma vez quando injetadas no organismo, estas estimulam seu sistema imunológico a estimular sua defesa contra aquele agente. Mas para estimular a defesa contra microorganismos é necessário estudar sobre os efeitos adversos presentes nestes agendes invasores. Caso seja um vírus é necessário reconhecer toda estrutura molecular que o compõe e investigar o que está causando o problema e mudar, inclusive o próprio material genético, que é composto por DNA ou RNA (nunca os dois). Se tratando de bactéria a mesma coisa, porém sua estrutura é diferente do vírus, e o material genético é composto por DNA e RNA. Abaixo as principais diferenças detalhada:

Fonte: https://pontobiologia.com.br/virus-ou-bacterias-diferencas/

Existe uma série de fatores que devemos levar em conta para crianção de vacinas. Além da estrutura do patógeno, da sua composição proteica, do seu material genético, existe também a questão das vacinas recombinantes, isto é, quando há uma combinação de um componente do agente causador com de outros organismos (outro link que aparecerá no final do post). São modelos ainda experimentais porém promissores para novos avanços que podem destruir estes patógenos. Outro percurso a ser atribuído são as vacinas de RNA, que também oferecem vantagens na resposta imediata contra enfermidades, com baixo custo e eficiência, porém se limita na questão do Delivery (de grosso modo o caminho que a vacina percorre até chegar no seu local de ação).

Nesta imagem, obsevem que ao introzir a agulha, o conteúdo percorre vários caminhos até chegar no núcleo das células, onde poderão executar sua ação:

Fonte: mRNA vaccines, a new era em vacinology (Scientific Article).

Nesta outra ilustração vocês podem observar com um pouco mais de detalhes a ação de mRNA envolvendo outras estruturas na célula.

Fonte: mRNA vaccines, a new era em vacinology (Scientific Article).

Resumindo, a genética é primordial para compreensão do funcionamento dos seres vivos. Compreendendo as diferenças daremos um passo na manutenção da natureza. Sendo assim, é indispensável pensar e estudar, além das causas das enfermidades, a estrutura dos agentes causadores e principalmente seu material genético, onde contém toda informação que é essencial para criação de vacinas. Outros fatores como a imunologia, as proteínas e os seus recombinantes também são de extrema importância a serem estudados.

Para aprofundar seus conhecimentos seguem abaixo os links para os artigos:

http://www.scielo.br/pdf/rbr/v50n6/v50n6a08.pdf 

- Sobre RNA de fita dupla

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5906799/ 

- Sobre as vacinas de mRNA

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2018.01919/full

- Sobre a importância de proteínas recombinantes na formação de vacinas