DNA motorizado viabiliza experimentos moleculares autônomos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/06/2009

Ilustração das subunidades básicas da RNA polimerase humana, usada como um sistema de propulsão que não apenas impulsiona, mas também dirige as moléculas de DNA, fazendo-as trilhar rotas específicas.
[Imagem: Nevit Dilmen]

As moléculas de DNA dispensam apresentações. Agora, além de sua importância para a vida e para todas as técnicas de manipulação genética desenvolvidas ao longo das últimas décadas, pesquisadores criaram uma forma de "motorizar" e dirigir essas moléculas, tornando-as agentes ativos que poderão ser movimentados conforme a necessidade e até funcionar de forma autônoma.

Medicamentos e computação biológica

O motor molecular que impulsiona as moléculas de DNA poderá ser utilizado para testar milhões de compostos químicos durante o desenvolvimento de medicamentos, viabilizando procedimentos que hoje não são feitos porque levariam até décadas para serem completados com os robôs disponíveis.

A técnica também poderá viabilizar o longamente sonhado campo da computação por DNA, em que as moléculas biológicas são utilizadas para fazer cálculos (veja Criado computador que utiliza DNA ao invés de transistores).

Motor molecular de DNA

O motor molecular é feito com o RNA polimerase, uma enzima utilizada para fazer cópias de moléculas de DNA. Na nova técnica, o RNA polimerase funciona como um sistema de propulsão que não apenas impulsiona, mas também dirige as moléculas de DNA, fazendo-as trilhar rotas específicas.

Quando a molécula de DNA é copiada pelo RNA polimerase, ela se move pelo espaço livre ao seu redor, como se fosse um pequeno submarino. O que os cientistas fizeram foi desenvolver uma técnica que torna esse movimento controlável.

Experimentos simultâneos

"Isto lança as bases para experimentos que se autoconfiguram e operam por conta própria," diz o Dr. David C. Schwartz, que coordenou a pesquisa. "Será possível projetar sistemas inteligentes para fazer bilhões de experimentos simultaneamente."

Todos os experimentos de genética feitos atualmente, além dos testes de compostos químicos no processo de desenvolvimento de novos medicamentos, são conduzidos por robôs, responsáveis por um trabalho repetitivo que, entre outras coisas, avalia continuamente um número gigantesco de possibilidades de reações entre compostos químicos.

Ao contrário dos robôs, que são muito úteis, mas apenas fazem o trabalho repetitivo, a nova pesquisa abre a possibilidade de criação de agentes inteligentes, capazes de tomar decisões a partir de impulsos externos e até evoluir.

Combustível e direção dos motores moleculares

As moléculas motorizadas são movimentadas por dois fatores que podem ser controlados externamente e em macroescala: o "combustível" - um nutriente químico que lhes fornece energia - e a temperatura da solução onde estão imersas.

Elas também podem ser guiadas para locais específicos ao longo de padrões geométricos em nanoescala, traçados sobre as placas de cultura, ou no interior de biochips.

A grande miniaturização da nova técnica permitirá a realização de ensaios em paralelo, e não apenas no formato serial feito pelos robôs, onde cada teste começa somente depois que o anterior terminou. Com isto, bilhões de experimentos poderão ser feitos no interior de um único biochip ou sobre uma placa de Petri especial.

Nanorrobôs

Os motores moleculares de DNA agora desenvolvidos na Universidade de Wisconsin, nos Estados Unidos, são diferentes dos motores moleculares desenvolvidos no início do ano passado - veja Motores moleculares de DNA vão impulsionar nanorrobôs - embora possam ser usados em várias aplicações vislumbradas naquela pesquisa.

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