Werner Arber, o Nobel que promoveu a engenharia genética

        

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<figcaption class= Apesar de estar aposentado, o Professor Arber não desconhece os últimos avanços em ciência e tecnologia. Wikicommons)

        

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Em um distante 1978, três cientistas ganharam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina pela "descoberta de enzimas de restrição e suas aplicações aos problemas da genética molecular", de acordo com a Fundação Nobel. Hamilton Smith, Daniel Nathans e Werner Arber foram premiados por seu trabalho que ajudaria muito a compreensão da própria vida e teria aplicações em engenharia genética.

"A troca de material genético tem sido amplamente observada em praticamente todos os organismos vivos. Isso sugere que a troca genética deve ter sido praticada por um longo tempo, talvez desde que a vida existiu. As regras seguidas pela natureza na troca de informações genéticas são estudadas por geneticistas. No entanto, enquanto a natureza química do material genético permaneceu desconhecida, a genética era um ramo bastante abstrato das ciências biológicas ", disse Werner Arber em seu discurso de aceitação do Nobel.

O professor Arber (1929-) é um microbiologista e geneticista suíço que, embora hoje esteja aposentado, ainda segue os avanços da ciência e da tecnologia. E até o ano passado ele era presidente da Pontifícia Academia de Ciências (PAS), do Vaticano. Alguns meses atrás Southern Science falou com ele sobre sua pesquisa, seu cotidiano e sua visão sobre a ciência.

O microbiologista estudou no Instituto Federal de Tecnologia em Zurique e recebeu seu doutorado na Universidade de Genebra. Ele também passou pela Universidade da Califórnia em Berkeley e pela University of Southern California. Ele ensinou biologia molecular na Universidade de Basel, na Suíça.

Hoje ele tem certeza de que sua principal contribuição para a ciência tem sido ajudar a compreensão das leis da evolução biológica através de suas enzimas de restrição ou "tesouras", o que permitiu o amplo desenvolvimento da engenharia genética e da biotecnologia.

– A biologia molecular que ensinou na Basiléia nos anos 70 é muito diferente da atual?

Depois que minha formação de doutorado começou em 1953 na Universidade de Genebra, seguida por um ano de pós-doutorado na Universidade do Sul da Califórnia em Los Angeles, comecei em 1960, novamente na Universidade de Genebra, como líder de projeto para estudar os efeitos da radiação sobre as bactérias e seus vírus (bacteriófagos).

Em 1971, mudei-me para a Universidade de Basel como professor de genética microbiana. Naquela época, já se sabia que os filamentos de DNA continham informações genéticas relevantes para as manifestações vitais dos organismos vivos. Mas ele ainda não sabia ler a mensagem genética e explorar suas funções sistematicamente.

– Como você se interessou por bactérias?

As bactérias são organismos autônomos não celulares com um tempo de geração de aproximadamente uma hora. Portanto, grandes populações de progênies das bactérias que chegam são obtidas em um ou dois dias de crescimento em meio líquido e temperatura apropriada. Investigações científicas podem ser feitas facilmente com bactérias não patogênicas e também com seus bacteriófagos.

– Como você chegou à conclusão ou ideia de enzimas de restrição?

Quando iniciei minha pesquisa em 1960 sobre os efeitos da radiação, inesperadamente tropecei em um fenômeno chamado modificação controlada pelo host. Ao mudar o tipo de bactéria hospedeira para a propagação de um bacteriófago, às vezes acontece que apenas uma célula infectada em cerca de 100.000 produz progênie bacteriófago.

Esta progênie pode então se espalhar ainda mais em seu segundo hospedeiro, mas pode encontrar forte limitação de crescimento em sua cepa hospedeira anterior. Foi observado experimentalmente que o DNA de infectar bacteriófagos em hospedeiros bacterianos que não produzem progênie fágica degrada rapidamente após a infecção.

Em experimentos subsequentes, pudemos demonstrar a alta eficiência dessa reação de restrição, que também atua contra o DNA bacteriano estranho após sua penetração nas células do hospedeiro de restrição.

Com relação à adaptação ao novo hospedeiro por bacteriófagos raros, fomos capazes de identificar uma metilação específica do hospedeiro do genoma do fago sobrevivente em locais de "reconhecimento" específicos da cepa.

Em suma, o DNA microbiano infectante cultivado em outra cepa hospedeira pode ter alguns grupos metil em outros locais, de modo que os sítios identificados pela endonuclease da nova cepa hospedeira irão rapidamente quebrar o genoma do fago invagístico em fragmentos.

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Apenas em raras ocasiões a metilação rápida específica do local pela enzima de modificação previne a inativação pela fragmentação do DNA invasor estranho. A enzima de modificação também metila eficientemente todos os locais específicos de reconhecimento da cepa no genoma bacteriano afetado, a fim de evitar qualquer clivagem do genoma do hospedeiro pela própria enzima de restrição da célula.

O Dr. Werner Arber salientou que, com o Prêmio Nobel de Medicina, realizou vários trabalhos e palestras em várias partes do mundo. (Amity University)

– Você sabia que sua pesquisa terá aplicação em engenharia genética?

Sim, esperávamos poder isolar as enzimas de restrição. Esperava-se que estes servissem para fragmentar sistematicamente o DNA do genoma e separar fragmentos específicos do DNA para determinar, sob condições apropriadas, tanto suas estruturas nucleotídicas quanto suas funções biológicas.

Naquela época, já se sabia que no mundo microbiano às vezes acontece que um segmento de DNA é inserido em um genoma de plasmídeo ou fago, servindo assim como um vetor natural para o gene estranho e permitindo nas condições certas a propagação do segmento de DNA em questão na replicação de sua molécula de vetor.

– Quais aplicações atuais em ciência e biotecnologia têm suas descobertas e trabalhos?

A engenharia genética foi possível graças à disponibilidade de várias enzimas de restrição no início dos anos 70.

– Por que a pesquisa interdisciplinar é tão importante?

Comecei meu trabalho experimental na década de 1950 como microscopista eletrônico, trabalhando com mutações de bacteriófagos que atuam como vetores para genes naturais. Portanto, os resultados obtidos me estimularam a realizar estudos sobre genética microbiana relevante e também explorar as estruturas de nucleotídeos e as funções biológicas da informação genética.

Idéias importantes sobre processos biológicos freqüentemente vêm de abordagens interdisciplinares.

– Qual é o futuro da biologia molecular?

Nos últimos anos, mais atenção tem sido dada ao estudo dos efeitos da coabitação de diferentes tipos de organismos vivos nos mesmos habitats. Pense, por exemplo, nos microbiomas, isto é, principalmente, nos efeitos simbióticos entre microorganismos e plantas e animais superiores, incluindo humanos.

Outros campos de impacto de fatores ambientais nas funções vitais dos indivíduos também merecem atenção adicional. Um processo ainda completamente desconhecido deve ter promovido a origem da vida em nosso planeta Terra.

Metodologias possivelmente astrofísicas podem ajudar a gradualmente adquirir o conhecimento sobre a vida existente talvez em alguns exoplanetas. Se assim for, as propriedades fundamentais da vida são idênticas em vários lugares do universo?

– Ele mudou de vida depois de ganhar o Prêmio Nobel?

Quando recebi inesperadamente o Prêmio Nobel com a idade de 49 anos, tentei não mudar muito minha vida científica e privada no que consegui até certo ponto. Os vencedores do prêmio Nobel são frequentemente solicitados por vários grupos de pessoas para prestarem um serviço.

Dessa forma, aprendi rapidamente a agir seletivamente e, ocasionalmente, dar uma resposta positiva. Muitas dessas tarefas enriqueceram minha vida.

-Mas ele também poderia continuar trabalhando e fazendo pesquisas. Certo?

Sim, nas últimas duas décadas do meu emprego em tempo integral, explorei intensivamente a mutagênese espontânea experimental em populações microbianas, isto é, a força motriz da evolução biológica. Ainda estou impressionado por ter recebido informações sobre as leis da natureza para a evolução biológica.

A natureza é, portanto, bastante inventiva e usa vários métodos diferentes para, ocasionalmente, proporcionar aos indivíduos a capacidade de se adaptar a habitats em mudança. Pode-se atribuir os novos mutantes ocasionalmente produzidos a três estratégias naturais de variação genética.

Estas são (a) alterações locais na sequência de nucleótidos do genoma, (b) o rearranjo de um segmento de ADN no genoma e (c) a aquisição de um segmento relativamente curto de um genoma estranho por transferência horizontal de genes. As propriedades funcionais de novas variantes são comparadas com as dos indivíduos parentais pela seleção natural darwiniana.

Em geral, as novas variantes genéticas fornecem, de longe, nem sempre capacidades para um avanço evolucionário. É notável ver com que cuidado a Mãe Natureza procede dessa maneira para oferecer à população as possibilidades de se adaptar a condições alternativas de vida e preservar as capacidades genéticas da população afetada.

Sabe-se que os produtos específicos de genes que chamamos de "genes da evolução" atuam como geradores de variação ou como moduladores das freqüências de variações genéticas, assim como os elementos não genéticos, como a flexibilidade estrutural de um nucleotídeo que exibe uma forma tautomérica de curta duração, também pode contribuir para a variação genética espontânea.

As leis naturais aqui descritas de variação genética foram estabelecidas após o trabalho experimental com bactérias. Há evidências crescentes de que essas leis também são relevantes para a evolução biológica de organismos multicelulares superiores.

(de I. a d.) Werner Arber, Daniel Nathans e Hamilton Smith, Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 1978. (NobelPrize.org)

Qual é a sua principal contribuição para o conhecimento

Acredito que a nossa compreensão das leis naturais da evolução biológica é uma das minhas contribuições para o conhecimento científico. Parte do meu trabalho inicial contribuiu fortemente para o conhecimento estrutural e funcional sobre o genoma dos organismos vivos.

– Como avalia a actual educação universitária europeia?

A educação universitária europeia pode competir plenamente com os sistemas universitários de outros continentes. Algumas das universidades europeias pertencem às principais instituições do mundo.

– Qual é o trabalho diário de um Prêmio Nobel como você?

Meu trabalho diário ainda segue o progresso científico, mas sem me dar contribuições essenciais.

-Ele foi presidente da Academia Pontifícia de Ciências, onde passou pelo próprio Galileo Galileo, mas também é uma instituição criada por Clemente VIII, papa durante a queima na fogueira de Giordano Bruno. Essa instituição mudou muito?

Em 1981, tornei-me membro da Pontifícia Academia das Ciências (PAS). Desde a sua constituição original em 1603, sua estrutura e funções foram adaptadas às novas necessidades várias vezes.

– Em que a academia está atualmente trabalhando?

Atualmente, o PAS acompanha vários aspectos do avanço do conhecimento científico e suas aplicações. A academia presta atenção aos óbvios e possíveis impactos sobre a humanidade e seu desenvolvimento sustentável. As conclusões e recomendações relevantes são trazidas à atenção da Igreja. Por quase sete anos tive o privilégio de ser o presidente do PAS.

-Para você, existe um conflito entre ciência e fé?

Na minha opinião, tanto a ciência quanto as crenças religiosas podem ser uma base frutífera para obter uma visão profunda do mundo em que vivemos.

– Que hobbies você gosta?

Como emérito, considero a ciência como um dos meus hobbies . Mas também gosto de caminhar pela paisagem e ler jornais e jornais.

– Sua esposa o ajudou e apoiou durante toda a sua carreira como cientista?

Antes de nosso casamento, minha esposa tinha sido secretária em um laboratório de análises microbiológicas. Ela ainda tem um amplo interesse e constantemente me dá uma ajuda e apoio muito bem-vindos

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Arber foi professor, pesquisador e até reitor da Universidade de Basel. Ele trabalhou por um longo tempo no Centro de Ciências da Vida Molecular. (Biozentrum.unibas.ch)

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