O que é um cromossomo artificial bacteriano?
Um cromossomo artificial bacteriano (BAC) é um de uma classe de ferramentas, chamadas vetores, que os microbiologistas usam para inserir genes em uma bactéria - geralmente e coli . A inserção de genes altera as propriedades da bactéria em um processo chamado transformação. Um cientista pode alterar uma cepa de bactérias usando um BAC e comparar as bactérias alteradas com uma cepa inalterada para descobrir qual o papel dos genes inseridos na biologia celular. Embora todos os vetores sejam usados pelos cientistas de maneira semelhante, o BAC é digno de nota por poder transportar muito mais material genético do que as ferramentas concorrentes.
Ao longo dos anos, os cientistas desenvolveram vários tipos diferentes de vetores para modificar a composição genética de bactérias. A maior parte deles é criada pela modificação de fagos - vírus que infectam apenas células bacterianas - ou estruturas chamadas plasmídeos. O cromossomo artificial bacteriano é um dentre vários vetores baseados em plasmídeos. Os plasmídeos são anéis flutuantes de DNA que muitas bactérias contêm, além de seu DNA cromossômico. Eles não são considerados uma forma de vida separada, mas, no entanto, se comportam como um organismo dentro de um organismo: eles podem se reproduzir independentemente das bactérias nas quais "vivem".
Plasmídeos como o cromossomo artificial bacteriano são inseridos nas bactérias usando um processo chamado eletroporação. A eletroporação envolve perturbar a membrana celular com um choque elétrico, o que cria aberturas temporárias através das quais as moléculas podem ser inseridas. Os precursores do BAC incluíram plasmídeos modificados com nomes exóticos como cosmídeo e fosmídeo. Essas tentativas, muitas vezes frustradas, de pesquisa, porque podiam carregar apenas algumas dezenas de milhares de pares de bases de DNA, o suficiente para inserir apenas genes muito pequenos.
Em 1992, o primeiro cromossomo bacteriano artificial foi criado por Hiroaki Shizuya, pesquisador do Instituto de Tecnologia da Califórnia, modificando um plasmídeo chamado fator-F. Os plasmídeos de fator F são usados naturalmente pelas bactérias para transferir o DNA de uma célula para outra durante períodos de estresse ambiental, a fim de aumentar a variabilidade genética e a probabilidade de sobrevivência. Ao contrário de seus antecessores, o BAC podia transportar grandes genes com centenas de milhares de pares de bases de DNA ou vários genes ao mesmo tempo.
Várias grandes bibliotecas BAC agora são mantidas por universidades, indústrias privadas e grupos governamentais. Além dos genes sob investigação, muitos BACs contêm ferramentas que permitem pesquisas mais fáceis. Por exemplo, alguns BACs contêm genes que tornam as bactérias azuis ou as fazem brilhar, para facilitar a identificação. Alguns contêm genes que tornam o hospedeiro resistente a certos anticorpos. As culturas podem ser purificadas lavando-as com o anticorpo em questão, matando todas as bactérias, exceto as que carregam o BAC.
Como as bactérias se reproduzem rapidamente, o cromossomo bacteriano artificial também pode ser usado para clonar grandes quantidades de uma sequência genética específica para estudo. Isso permitiu um melhor estudo dos genomas de organismos que crescem lenta ou imprevisivelmente em condições de laboratório. A capacidade de clonar acelerou a pesquisa de tratamento de doenças, permitindo uma identificação mais rápida de medicamentos antivirais e antibacterianos eficazes. Também permitiu uma produção mais eficaz de seqüências usadas na modificação genética de outros organismos, para pesquisa e indústria.