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![Prefácio xvii
da Quinta Edição inicia com uma visão geral das famílias do fator de cres-
cimento fibroblástico, TGF-β, Wnt e Hedgehog dos fatores de crescimento
e diferenciação.
Quarto, este livro está conectado a um website onde estudantes e pro-
fessores podem encontrar mais material em muitos tópicos selecionados.
Tal material inclui (1) detalhes de experimentos que são extremamente
especializados para serem colocados no texto, (2) informação histórica so-
bre áreas particulares da biologia do desenvolvimento e personalidades
envolvidas, (3) implicações médicas de fenômenos particulares do desen-
volvimento, (4) debates ou comentários em questões relevantes para o cam-
po, e (5) atualizações do material do texto nessa área da biologia de cresci-
mento cada vez mais rápido. Filmes e entrevistas gravadas estão incluídas
e esses artigos de destaque poderão ser expandidos à medida que a tecnologia
os tornar mais fáceis para serem usados. Esse website está conectado tam-
bém a outros websites e podem ser usados para enriquecer a perspectiva de
alguém sobre o que está acontecendo no desenvolvimento animal. A presen-
ça de um website nos permite manter o direcionamento deste livro às pesso-
as para as quais isso foi originalmente pretendido: estudantes dos últimos
anos da graduação e do início da pós-graduação. Ele também me ajudou a
não deixar o livro tornar-se um substituto para peso de papel.
A visão de Roux foi que a biologia do desenvolvimento “algum dia cons-
tituiria a base de todas as outras disciplinas biológicas e, em continuada
simbiose com essas disciplinas, desempenharia uma parte proeminente nas
soluções dos problemas da vida.” Essas foram palavras audaciosas, até mes-
mo arrogantes há cem anos atrás; hoje, elas expressam uma aceitação ampla-
mente sustentada. O desenvolvimento integra todas as áreas da biologia e
desempenha um papel crucial em relacionar o genótipo ao fenótipo. O desen-
volvimento pode ser estudado usando qualquer organismo e em qualquer
nível de organização, de moléculas a filos.
À medida que o campo continuar a se expandir e se aprofundar , uma
palavra de advertência é requerida: a biologia do desenvolvimento não pode
ser aprendida ou ensinada em um único semestre. Este texto é uma tentati-
va para prover cada pessoa com material suficiente para seu curso, mas um
instrutor não necessita se sentir culpado por não determinar todos os capí-
tulos, e os estudantes não necessitam se sentir privados se eles não lerem
todos os capítulos. Isto é o começo do caminho, não sua conclusão.
Como usar o website
Qualquer pessoa pode entrar no website através de sua homepage
[http://zygote.swarthmore.edu/index.html] ou através da sua lista de ar-
quivos de capítulos localizada no [http://zygote.swarthmore.edu/info.html].
Alternativamente, nós colocamos acessos específicos endereçados em todo
o livro onde quer que exista uma entrada relevante no momento da publica-
ção. Todos esses endereços começam com [http://zygote.swarthmore.edu/]
e são seguidos por um código dado no livro texto. Assim, a localização
especificada na página 20 do livro é:
http://zygote.swarthmore.edu/intro2.html
Mais localizações estão sendo adicionadas no website, e essas podem
ser acessadas entrando nos arquivos do capítulo. Em adição, clicando no
botão “Outros Arquivos” abaixo de cada capítulo, as conexões para outros
websites serão facilitadas. Divirta-se.](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-17-320.jpg)
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![CAPÍTULO 1 Introdução ao Desenvolvimento Animal 17
Figura 1.16
Reprodução assexuada nas volvocaceanas. (A)
Colônia madura de Eudorina elegans. (B) Cada
uma das células de E. elegans se divide e pro-
duz uma nova colônia. (C) Volvox carteri ma-
duro. A maioria das células são incapazes de se
reproduzir. Células germinativas (gonídia) co-
meçaram a se dividir em novos organismos. (A
e B segundo Hartmann,1921; C de Kirk et al.,
(A) (B) (C)
1982, cortesia de D. Kirk.)
células do lado posterior podem se reproduzir. Em P. californica, a colônia normalmen-
te tem 128 ou 64 células, e a relação do número de células somáticas para o número de
células reprodutivas é normalmente 3:5. Dessa maneira, uma típica colônia de 128
células tem 48 células somáticas e uma colônia de 64 células tem 24 células somáticas.
Nos Volvox, quase todas células são somáticas, e muito poucas células são capa-
zes de produzir novos indivíduos. Em algumas espécies de Volvox, células reproduti-
vas como as da Pleodorina, são derivadas de células que originalmente parecem e
funcionam como células somáticas antes de crescer e se dividir para formarem uma
nova progênie. No entanto, em outros membros do gênero, como o V. carteri, existe
uma divisão do trabalho completa: as células reprodutivas que vão criar a nova gera-
ção são colocadas de lado durante a divisão das células reprodutivas que estão
formando um novo indivíduo. As células reprodutivas nunca desenvolvem um flagelo
funcional e nunca contribuem para motilidade e outras funções somáticas do indiví-
duo; são inteiramente especializadas para reprodução. Ainda que as volvocaceas
mais simples sejam consideradas organismos coloniais (porque cada célula é capaz de
existência independente e perpetuação da espécie), no V. carteri temos um organismo
verdadeiramente celular com dois tipos de células independentes e distintos (somático
e reprodutivo), ambos requeridos para a perpetuação da espécie (Figura 1.16C). Embo-
ra nem todos os animais separem suas células reprodutivas das células somáticas (e
as plantas raramente o fazem), essa separação de células germinativas das células
somáticas no início do desenvolvimento é característica de muitos filos animais e será
discutida em maior detalhe no Capítulo 13.
Embora todas as volvocaceas, incluindo seu parente unicelular Chlamydomo-
nas, se reproduzam predominantemente por meios assexuados, também são capazes
de reprodução sexual. Isso envolve a produção e fusão de gametas haplóides. Em
muitas espécies de Chlamydomonas, incluindo a ilustrada na Figura 1.12, a reprodu-
ção sexual é isogâmica, já que os gametas haplóides que se encontram são similares
em tamanho, estrutura e motilidade. No entanto, em outras espécies de Chlamydo-
monas - assim como as várias espécies de volvocaceas coloniais - gametas nadado-
res de diversos tamanhos são produzidos por parceiros de acasalamentos diferen-
tes. Isso é chamado heterogamia. Mas as volvocaceas maiores desenvolveram uma
forma especializada de heterogamia, chamada oogamia, que envolve a produção de
óvulos grandes e relativamente imóveis por um parceiro do acasalamento e esper-
matozóides pequenos e móveis pelo outro parceiro (veja Visões Colaterais & Espe-
culações). Aqui vemos um gameta especializado para retenção de recursos nutricionais
e de desenvolvimento e outro gameta especializado para transporte de núcleos.
Assim, as volvocaceas incluem os organismos mais simples que têm macho e fêmea
distinguíveis, e possuem caminhos diferentes para desenvolver o óvulo ou o es-
permatozóide. Em todas as volvocaceas, a reação da fertilização se assemelha à do
Chlamydomonas porque resulta na produção de um zigoto diplóide dormente, ina-
tivo, capaz de sobreviver a condições ambientais severas. Quando as condições
permitem aos zigotos germinar, eles primeiro sofrem meiose para produzir herdeiros
haplóides dos dois parceiros em números iguais. [other.html#intro1]](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-37-320.jpg)
![20 PARTE I Introdução à Biologia do Desenvolvimento
(A) assexuadamente e se tornam potencialmen- advento da inevitável morte natural
te imortais (Figura 1.20). O fato desses mu- no reino animal, e tudo em nome do
tantes nunca terem sido encontrados na sexo. ”E pergunta: “Vale a pena?”
natureza, indica que a morte das células
tem um papel importante na sobrevivência Para Volvox carteri, certamente que sim.
do V. carteri sob condições naturais. V. carteri vive em pequenas poças rasas
[intro2.html] que temporariamente se enchem com as
águas das chuvas da primavera e secam no
Entra o sexo calor do verão. Durante a maior parte desse
Mesmo o V. carteri se reproduzindo as- tempo, V. carteri nada livremente, reprodu-
sexuadamente a maior parte do tempo, na zindo-se assexuadamente. Esses volvox
(B)
natureza se reproduzem sexualmente uma morreriam em minutos se a poça secasse,
vez por ano. Quando o faz, uma geração mas o V. carteri é capaz de sobreviver se
de indivíduos morre, e uma nova geração tornando sexual pouco antes da secagem
geneticamente diferente é produzida. O das poças, produzindo zigotos inativos que
naturalista Joseph Wood Krutch (1956) sobrevivem ao calor e à seca do alto verão e
colocou isso de uma forma mais poética: ao frio do inverno. Quando a chuva enche
esses pequenos reservatórios na primave-
A ameba e o paramécio são potencial- ra, os zigotos interrompem a sua dormência
mente imortais...Mas para o Volvox a e criam uma nova geração para reproduzi-
morte parece inevitável, assim como o rem-se assexuadamente até que as águas
é para um camundongo ou o homem. ameacem secar novamente. Como esses or-
Volvox deve morrer, como Leeuwenko- ganismos tão simples prevêem a chegada
ek observou, porque teve filhos e não é de condições adversas com acuidade sufi-
Figura 1.20 mais necessário. Quando sua hora ciente para produzir uma geração sexual no
Mutação de um único gene (chamado regene- chegar, tomba em silêncio, vai para tempo certo, ano após ano?
rador somático A) elimina a programação de o fundo juntar-se a seus ancestrais. O estímulo para mudança do modo
morte em células V. carteri. Volvox recém- Como Hegner, o zoologista de Johns assexual para o modo sexual de reprodu-
eclodido carregando essa mutação (A) é Hopkins, escreveu, “Esse é o primeiro ção em V. carteri é devido a uma proteína
indistinguível do esferóide tipo-selvagem. No
entanto, momentos antes das células somáti- Figura 1.21
cas do esferóide tipo-selvagem começarem a Reprodução sexual em V. carteri. Machos e fêmeas são indistiguíveis na sua fase assexuada.
morrer, as células somáticas desse mutante se Quando a proteína indutora sexual está presente, os gonídios de ambos parceiros passam por
rediferenciam como gonídios (B). Finalmente, uma embriogênese modificada que leva à formação de óvulos nas fêmeas e espermatozóides nos
cada célula do mutante irá se dividir para for- machos. Quando os gametas estão maduros, pacotes de espermatozóide (contendo 64 ou 128
mar ( regenerar) um novo esferóide que irá re- espermatozóides cada), são liberados e nadam para as fêmeas. Ao alcançar a fêmea o pacote se
petir esse ciclo do desenvolvimento potenci- rompe em espermatozóides individuais, que podem fertilizar os óvulos. O zigoto resultante tem
almente imortal. paredes duras que podem resistir à seca, calor e frio. Quando as chuvas da primavera fazem o
zigoto germinar, sofrendo meiose para produzir machos e fêmeas haplóides que se reproduzem
assexuadamente até o calor induzir novamente o ciclo sexual.
Pacotes de esperma-
Desenvolvimento tozóide
sexual de gonídios
Indutor
sexual
Espermatozóide
Macho assexuado Desenvolvimento embrionário Macho sexuado
Gonídio modificado dos gonídios resultando
em produção de gametas
Óvulos
Indutor
Zigotos
sexual
Óvulo
Fêmea assexuada Fêmea sexuada
Meiose e germinação](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-40-320.jpg)
![26 PARTE I Introdução à Biologia do Desenvolvimento
DIFERENCIAÇÃO EM DICTYOSTELIUM. A diferenciação em uma célula-pedúncu-
lo ou em uma célula-esporo reflete um dos principais fenômenos da embriogênese: a
seleção pela célula de uma trajetória desenvolvimental. As células freqüentemente
selecionam um determinado destino desenvolvimental quando alternativas estão dis-
poníveis. Uma determinada célula num embrião de vertebrado por exemplo, pode tor-
nar-se uma célula da epiderme ou um neurônio. Em Dictyostelium, vemos uma decisão
dicotômica simples, porque somente dois tipos celulares são possíveis. Como uma
célula torna-se uma célula de pedúnculo ou uma célula de esporo? Embora os detalhes
não sejam totalmente conhecidos o destino de uma célula parece ser regulado por
certas moléculas difusivas. Os dois principais candidatos são o fator indutor de dife-
renciação (DIF) e o cAMP. DIF parece ser necessário para a diferenciação da célula
peduncular. Esse fator, tal como o fator indutor de sexo em Volvox, é eficaz em concen-
trações muito baixas (10-10M); e, como a proteína de Volvox, parece induzir a diferen-
ciação de um determinado tipo de célula. Quando adicionado às amebas isoladas ou
mesmo às células pré-esporo (posteriores), induz a formação de células pedunculares.
A síntese desse lipídeo de baixo peso molecular é regulada geneticamente, pois há
cepas mutantes de Dictyostelium que formam somente o precursor de células-esporo
e não de células pedunculares. Quando DIF é adicionado a essas culturas de mutantes,
células penduculares conseguem se diferenciar (Kay e Jermyn, 1983; Morris et al.,
1987), e novos mRNAs específicos pré-pedúnculo são encontrados no citoplasma
celular (Williams et al., 1987). O mecanismo pelo qual DIF induz 20 porcento das
células do plasmódio (grex) a tornar-se tecido peduncular ainda é controverso (veja
Early et al., 1995). DIF pode agir através da liberação de íons de cálcio de compartimen-
tos intracelulares no interior da célula (Schaulsky e Loomis, 1995). [other.html#intro3]
Embora DIF estimule amebas a tornarem-se células pré-pedúnculo, a diferencia-
ção de células pré-esporo é mais provavelmente controlada por pulsos contínuos
de cAMP. Altas concentrações de cAMP iniciam a expressão de mRNA pré-esporo
específico, em amebas agregadas. Além disso, quando lesmas são colocadas em um
meio contendo uma enzima que destrói cAMP extracelular, as células pré-esporo
perdem suas características de diferenciação (Figura 1.25; Schaap e van Driel, 1985;
Wang et al., 1988a,b).
(A)
(B)
Figura 1.25
Substâncias químicas que controlam a diferenciação em Dictyostelium. (A) e (C)
(B) mostram os efeitos de se colocar lesmas Dictyostelium em um meio
contendo enzimas que destroem cAMP extracelular. (A) Grex (pseudoplas-
módio) corado para presença de uma proteína pré-esporo específica (regiões
claras). (B) Grex semelhante corado após tratamento com enzimas que de-
gradam cAMP. Não é visto produto pré-esporo específico. (C) Amplifica-
ção maior de uma lesma tratada com DIF (na ausência de amônia). O corante
usado liga-se à parede de celulose das células pedunculares. Todas as células
do grex tornaram-se células pedunculares. (A e B de Wang et al., 1988a; C de
Wang e Schaap, 1989; cortesia dos autores.)](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-46-320.jpg)
![28 PARTE I Introdução à Biologia do Desenvolvimento
grex migram para as bordas da região pré- (Gross et al., 1983; Wang et al., 1990). passa a fosforilar um repressor que esta-
esporo e diferenciam-se no invólucro dos Bonner e colaboradores (1985), sugeriram va inibindo a expressão dos genes de di-
esporos e disco basal (Williams e Jermyn, que como a luz causa difusão mais rápida ferenciação do pedúnculo. No estado fos-
1991; Harwood et al., 1992). Finalmente, da amônia, remove o inibidor permitindo forilado, o inibidor é inativo. Portanto, uma
os esporos são levantados 2 mm acima assim, o progresso da culminação. vez que os níveis de cAMP se elevam (pela
do solo, de onde podem ser dispersos A amônia parece inibir a produção do remoção da amônia), a PKA pode inativar
pelo vento ou um animal que passa. pedúnculo pelos menos de duas manei- o inibidor dos genes formadores do pe-
O gatilho para a culminação parece ser ras. Inibe a ação de DIF (Wang e Schaap, dúnculo (Figura 1.27). [intro.4html]
a luz solar ou a baixa umidade. Experimen- 1989), e inibe a produção de cAMP nas
tos recentes sugerem que esses dois fa- células pré-pedúnculo (Schindler e Sus- Figura 1.27
tores causam a difusão de amônia da les- sman, 1977; Harwood et al., 1992). Esse Uma hipótese para a iniciação coordenada da
ma. A amônia é produzida copiosamente cAMP é necessário para ativar a proteína culminação e diferenciação de células
por lesmas migratórias e reprime a culmi- quinase cAMP-dependente (PKA). Célu- pedunculares em Dictyostelium. A luz solar
dissipa a amônia na parte anterior do grex,
nação. Sempre que a amônia estiver exau- las pré-pedúnculo contendo PKA não- permitindo maior produção de cAMP nas cé-
rida (quer naturalmente ou experimental- funcional, não fosforilam certas proteínas. lulas pré-pedúnculo. A concentração mais alta
mente), a culminação começa (Schindler e Essas células não migram para a região de cAMP ativa a PKA, que fosforila um
Sussman, 1977; Newell e Ross, 1982; central anterior, nem se diferenciam em inibidor da expressão gênica do pedúnculo. O
Bonner et al., 1985). A amônia inibe a con- células do pedúnculo (Firtel e Chapman, inibidor fosforilado não pode mais inibir os
versão de células pstA em pstB e proíbe a 1990; Harwood et al., 1992). Os dados genes pedúnculo-específicos. A seqüência pela
qual a formação de esporos é inibida, não está
continuação da formação do pedúnculo sugerem que quando PKA é ativada, clara. (Baseado em modelos de Bonner et al.,
1985, e Harwood et al., 1992)
cAMP
Amônia
Repressor ativo da
diferenciação e de Migração
genes de migração continuada
peduncular do grex
Luz solar PKA
inativa
cAMP
PKA
ativa
Transcrição
do gene da proteína B
da matriz extracelular;
Repressor inativo
migração de células
(fosforilado)
pré-pedúnculo;
diferenciação e
culminação peduncular
Padrões desenvolvimentais entre metazoários
Como o restante deste livro se ocupa do desenvolvimento de metazoários - animais
multicelulares que atravessam estágios embrionários de desenvolvimento - apre-
sentaremos um visão panorâmica dos seus padrões desenvolvimentais.* A Figura
1.28 ilustra os principais rumos evolutivos do desenvolvimento metazoário. A ob-
servação mais impressionante é que a vida não evoluiu segundo uma linha reta;
apresenta diversos caminhos evolutivos ramificados. Podemos ver que a maioria
das espécies de metazoários pertence a um de dois principais ramos de animais:
protostomatas e deuterostomatas.
*Plantas passam por padrões igualmente complexos e fascinantes de desenvolvimento embri-
onário e pós-embrionário. No entanto, o desenvolvimento das plantas difere significativamente
daquele dos animais; a inclusão de um tratamento abrangente do seu desenvolvimento teria dobrado
a extensão deste livro. Por isso, foi tomada a decisão de enfocar neste texto, o desenvolvimento dos
animais. Para uma revisão, veja Singer, 1997.](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-48-320.jpg)
![CAPÍTULO 1 Introdução ao Desenvolvimento Animal 33
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Biol. 121: 277-283. pathways in Dictyostelium discoideum. J. Mol. the morphogenetic signal for prespore differen-
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![CAPÍTULO 2 Genes e Desenvolvimento 37
Wilson, nesse ínterim, tornou-se o maior proponente do ponto de vista de que os
elementos formadores se encontravam nos cromossomos nucleares. Defendeu
vigorosamente essa idéia em seu livro A Célula no Desenvolvimento e na Herança
(1896), salientando a necessidade da presença do núcleo para regeneração dos
protozoários (veja capítulo 1):
Esse fato presume que o núcleo é, se não o local da formação de energia, ao menos,
o fator controlador dessa energia e, por isso, o fator controlador da herança. Essa
conjectura transforma-se em certeza quando nos voltamos para os fatos da matu-
ração (meiose), fertilização e divisão celular. Todos convergem em direção da
conclusão de que a cromatina é o elemento essencial para o desenvolvimento.
Wilson (1895) não se esquivou das conseqüências dessa conclusão*
Agora, a cromatina é sabida ser intimamente semelhante, se não idêntica, à
substância conhecida como nucleína...que a análise demonstra ser um compos- (A)
to químico toleravelmente bem definido, composto de ácido nucléico (um com-
plexo ácido orgânico rico em fósforo) e albumina. E assim, chegamos à notável
conclusão que a herança pode, talvez, ser efetuada pela transmissão física de um
dado composto químico do progenitor para a descendência.
Wilson pensou que o material formador de órgãos que Morgan havia removido do
citoplasma de ovos de ctenóforo, já havia sido para ali secretado pelos cromossomos
nucleares (Wilson, 1894, 1904). Para Wilson (1905) “Os materiais citoplasmáticos pare-
cem ser apenas o meio imediato ou a causa eficiente da diferenciação, e ainda procu-
ramos sua determinação primária nas causas que residem mais profundamente.”
Parte do maior apoio para a hipótese cromossômica da herança estava vindo dos
estudos embriológicos de Theodor Boveri (Figura 2.2 A), um pesquisador na Estação
Biológica de Nápoles. Boveri fertilizou óvulos de ouriço-do-mar com altas concentra-
ções de seu espermatozóide e obteve ovos que haviam sido fertilizados por dois
espermatozóides. Na primeira clivagem, esses ovos formaram quatro pólos mitóticos e
dividiram o ovo em quatro, em vez de duas células (veja capítulo 4). Boveri então
separou os blastômeros e demonstrou que cada célula se desenvolvia anormalmente
e de maneiras diferentes por ter cada célula diferentes tipos de cromossomos. Assim,
Boveri declarou que cada cromossomo tinha uma natureza individual e o controle de (B)
diferentes processos vitais.
Figura 2.2
O Cromossomo X como uma Ponte Entre Genes e Desenvolvimento O caráter singular do cromossomo foi mostra-
do por Boveri e Stevens. (A) Theodor Boveri
Em adição à evidência de Boveri, E. B. Wilson (1905) e Nettie Stevens (1905a,b) de- (1862-1915) cujo trabalho Wilson (1918) co-
monstraram uma correlação crítica entre cromossomos nucleares e o desenvolvimento mentou: “conseguiu a verdadeira fusão de
organizacional. Stevens (Figura 2.2B), uma ex- estudante de Morgan, mostrou que em citologia, embriologia e genética – um feito bi-
92 espécies de insetos (e um cordato primitivo), as fêmeas tinham dois cromossomos ológico que... não fica atrás de qualquer outro
sexo-específicos em cada núcleo (XX), enquanto machos tinham somente um cromos- de nosso tempo.” Fotografia tirada em 1908,
somo X (XY ou XO). Parecia que uma estrutura nuclear, o cromossomo X, estava quando os estudos cromossômicos e embrio-
controlando o desenvolvimento sexual** . Morgan discordou da interpretação de que lógicos de Boveri estavam no seu apogeu. (B)
Nettie M. Stevens (1861-1912), que treinou
tanto com Boveri como com Morgan, vista
*Note-se que Wilson está escrevendo sobre unidades construtoras de forma na cromatina aqui em 1904 quando era estudante de pós-
em 1896 – antes da redescoberta do trabalhos de Mendel ou do estabelecimento da teoria dos doutorado, realizando a pesquisa que correla-
genes. Para uma análise mais detalhada das interações entre Morgan e Wilson que levaram à cionou o número de cromossomos X com o
teoria dos genes, veja Gilbert (1978, 1987) e Allen (1986). desenvolvimento sexual. [(A) cortesia de
**
Baltzer, 1967; (B) cortesia do Instituto
Wilson era um dos amigos mais íntimos de Morgan, que considerava Stevens sua melhor
estudante de pós-graduação. Ambos estavam contra Morgan nessa questão. Mesmo assim,
Carnegie de Washington.]
Morgan apoiou inteiramente o pedido de Stevens para fundos de pesquisa, confirmando suas
qualidades como as melhores possíveis. Wilson escreveu uma elogiosa carta de recomendação,
apesar de saber que ela seria uma rival na pesquisa (veja Brush, 1978).](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-57-320.jpg)
![38 PARTE I Introdução à Biologia do Desenvolvimento
os cromossomos determinavam o sexo. Ao contrário, ele considerou o conjunto de
cromossomos como uma característica sexual secundária, controlada por alguma subs-
tância citoplasmática determinadora do sexo.
A “conversão” de Morgan para a hipótese cromossômica ocorreu depois de
obter dados contrários às suas teorias (veja Allen, 1978; Gilbert, 1978; Lederman,
1989). Enquanto criava Drosophila para uma série de experimentos sobre evolu-
ção, Morgan começou a obter várias mutações correlacionadas com o sexo. (Como
ele logo iria mostrar, mutações ligadas ao X apareciam antes de mutações em
outros cromossomos, porque defeitos no cromossomo X não são mascarados
pelo cromossomo homólogo no macho.) Em 1910, Morgan mostrou que os traços
para ambos sexos e cor branca dos olhos estão correlacionados de alguma manei-
ra com a presença de um dado cromossomo X; entretanto, evitou considerá-los
ligados fisicamente. Porém, em 1911mostrou que fatores reguladores da cor dos
olhos, cor do corpo, forma das asas e sexo segregavam-se juntos com o cro-
mossomo X, o que o levou a começar a visualizar os genes como fisicamente
ligados um ao outro no cromossomo. O embriologista Morgan tinha demonstra-
do que cromossomos nucleares eram responsáveis pelo desenvolvimento de
caracteres herdados. [gene1.html]
A cisão entre a embriologia e a genética
A evidência de Morgan proporcionou uma base material para o conceito do gene. A
genética havia sido, em geral, uma ciência empírica sobre procriação de animais e
plantas; Morgan deu-lhe um fundamento científico. Movida pelo desejo de progre-
dir no conhecimento da reprodução de animais e plantas (e seres humanos), e na
capacidade dos geneticistas de obter rapidamente resultados concretos e matemati-
camente verificáveis, a genética logo se tornou a ciência biológica predominante
nos Estados Unidos (veja Allen, 1986; Sapp, 1987; Paul e Kimmelman, 1988). Na
década de 1930, tornou-se disciplina autônoma, desenvolvendo seu vocabulário
próprio, revistas, sociedades, organismos favorecidos, professorados e regras de
evidência. Hostilidade entre embriologia e genética também emergiu. Os geneticis-
tas acreditavam que os embriologistas eram antiquados e que o desenvolvimento
viria a ser inteiramente explicado como o resultado da expressão gênica. Conforme
proclamado por Richard Goldschmidt (1938), “O desenvolvimento, obviamente, é a
produção ordenada de um padrão e assim, em última análise, os genes controlam o
padrão”. Se os embriologistas não olharem para a embriogênese em termos da ativi-
dade dos genes, os geneticistas o farão.
Reciprocamente, os embriologistas consideraram os geneticistas como irrelevantes
e mal-informados. Embriologistas como Frank Lillie (1927), Ross Granville Harrison
(1937), Hans Spemann (1938) e Ernest E. Just (1939) (Figura 2.3), argumentaram que
não poderia haver uma teoria genética do desenvolvimento até que ao menos três
principais desafios fossem resolvidos:
1. Os geneticistas teriam que explicar como cromossomos – que eram considera-
dos idênticos em cada célula do organismo – direcionam tipos diferentes e
variáveis de citoplasmas celulares.
2. Quase todos genes conhecidos na época afetavam a modelagem das etapas
finais (cor dos olhos, forma das cerdas, vascularização alar). Os geneticistas
teriam que produzir evidência que os genes controlam os estágios precoces da
embriogênese. Conforme enunciado por Just (citado por Harrison, 1937), os
embriologistas estavam interessados em saber como uma mosca forma o seu
dorso e não no número de cerdas no seu dorso.
3. Os geneticistas teriam que explicar fenômenos como a determinação do sexo
em certos invertebrados (e vertebrados, como répteis), nos quais o ambiente
determina o fenótipo sexual.](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-58-320.jpg)
![CAPÍTULO 2 Genes e Desenvolvimento 39
(A) (B)
Figura 2.3 (C)
Embriologistas tentaram impedir a genética de “conquistar” seu território na década de 1930.
(A) Frank Lillie encabeçou o Laboratório de Biologia Marinha em Woods Hole e foi um líder na
pesquisa sobre fertilização e endocrinologia reprodutiva. (B) Hans Spemann (à esquerda) e
Ross Harrison (à direita) aperfeiçoaram operações de transplante para descobrir quando eram
determinados os eixos do corpo e dos membros. Argumentaram que os geneticistas não possu-
íam um mecanismo para explicar como os mesmos genes nucleares podiam criar tipos celulares
diferentes durante o desenvolvimento. (C) Ernest E. Just fez descobertas cruciais sobre fertili-
zação. Rejeitou a genética e enfatizou o papel da membrana celular na determinação dos destinos
das células. (A cortesia de V. Hamburger; B cortesia de T. Horder; C cortesia do Laboratório de
Biologia Marinha, Woods Hole.)
O debate tornou-se deveras veemente. Numa retórica, refletindo as ansiedades
políticas do fim da década de 1930, Harrison (1937) alertou:
Agora que a necessidade de relacionar os dados da genética com a embriologia
está sendo usualmente reconhecida e a sede de conhecimento dos geneticistas
começa a impeli-los em nossa direção, não pareceria impróprio apontar para
um perigo dessa ameaçada invasão. O prestígio do sucesso desfrutado pela
teoria dos genes poderia facilmente tornar-se um obstáculo para a compreensão
do desenvolvimento, por dirigir nossa atenção exclusivamente para o genoma,
enquanto movimentos celulares, diferenciação e todos os processos desenvolvi-
mentais são de fato realizados pelo citoplasma. Já temos teorias que referem os
processos do desenvolvimento à ação dos genes e consideram toda performance
como nada mais que a consecução dos potenciais dos genes. Tais teorias são
totais e demasiadamente unilaterais.
Até que os geneticistas puderam demonstrar a existência de variantes herdadas du-
rante a fase precoce do desenvolvimento e até que os geneticistas tiveram uma bem-
documentada teoria sobre como os mesmos cromossomos podiam produzir diferentes
tipos de células, os embriologistas em geral não sentiram a necessidade de basear sua
embriologia na ação dos genes. [gene2.html]
Primeiras tentativas da genética do desenvolvimento
Porém, alguns cientistas acharam que nem a embriologia nem a genética estavam
completas uma sem a outra. Várias tentativas foram feitas para sintetizar as duas
disciplinas, mas sua primeira integração bem-sucedida veio no fim da década de](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-59-320.jpg)
![40 PARTE I Introdução à Biologia do Desenvolvimento
1930, por parte de dois embriologistas, Salome Gluecksohn-Schoenheimer (agora
S. Gluecksohn Waelsch) e Conrad Hal Waddington. Ambos haviam sido treinados
em embriologia na Europa e tinham aprendido genética nos Estados Unidos com
estudantes de Morgan. Gluecksohn-Schoenheimer e Waddington, tentaram achar
mutações que afetassem o desenvolvimento precoce e processos afetados por es-
ses genes. Gluecksohn-Schoenheimer (1938, 1940) mostrou que mutações nos genes
de Brachyury do camundongo, causavam desenvolvimento aberrante da porção
posterior do embrião, e atribuiu os efeitos desses genes mutantes a defeitos no
mesoderma axial que normalmente teriam ajudado a induzir o eixo dorsal.* Além
disso, Gluecksohn-Schoenheimer (1938) considerou que no trabalho com camun-
dongos não era possível fazer o que os embriologistas experimentais deveriam estar
fazendo - alterando a estrutura durante seu desenvolvimento e observando quais
eram as conseqüências dessa operação. Em vez disso, um novo tipo de cientista era
necessário, o geneticista do desenvolvimento:
Enquanto o embriologista experimental desenvolve um dado experimento e em
seguida estuda seus resultados, o geneticista do desenvolvimento tem que estu-
dar primeiro o desenrolar do desenvolvimento (isto é, os resultados da pertur-
bação do desenvolvimento) para depois, às vezes, chegar a conclusões sobre a
natureza do “experimento” realizado pelo gene.
Ao mesmo tempo, Waddington (1939) isolava diversos genes que causavam mal-
formações alares na mosca das frutas, Drosophila. Também analisava como esses
genes podiam afetar os primórdios que dão origem a essas estruturas. A asa da Droso-
phila, conforme proclamou corretamente, “parecia favorável para pesquisas sobre a
ação desenvolvimental dos genes”. Assim, uma das principais objeções ao modelo
genético do desenvolvimento levantadas pelos embriologistas - que os genes atuam
somente sobre a modelagem final do embrião e não sobre seus principais esquemas de
construção – foi contrariada. [gene3.html]
Evidência para a equivalência genômica
Ainda permanecia uma outra grande objeção para uma embriologia baseada na genéti-
ca: Como poderiam genes nucleares dirigir o desenvolvimento se os genes eram os
mesmos em cada tipo celular? Essa equivalência genômica não estava provada mas
era assumida (porque cada célula é o descendente mitótico do ovo fertilizado) e um
dos primeiros problemas da genética do desenvolvimento era o de determinar se cada
célula de um organismo tinha o mesmo genoma que outra.
Metaplasia
A primeira evidência para equivalência genômica veio após a 2a Guerra Mundial, por
parte de embriologistas que estavam estudando a regeneração de tecidos excisados.
O estudo da regeneração do olho da salamandra demonstrou que mesmo células
adultas diferenciadas podem reter o seu potencial de produzir outros tipos celulares.
Portanto, os genes para os produtos desses outros tipos de células devem ainda estar
presentes, embora normalmente não expressos. Na salamandra, a remoção da retina
*As observações de Gluecksohn-Schoenheimer levaram 60 anos para ser confirmadas através
da hibridização do DNA. No entanto, quando o gene do T-locus foi clonado e sua expressão
detectada pela técnica da hibridização in situ (discutida mais adiante neste capítulo), Wilkinson e
colaboradores (1990) acharam que “a expressão do gene T tem um papel direto nos eventos
precoces da formação do mesoderma e na morfogênese da notocorda”. Embora uma história
completa do desenvolvimento precoce da genética do desenvolvimento ainda permaneça por ser
escrita, mais informações sobre suas turbulentas origens podem ser encontradas em Oppenheimer,
1981; Sander, 1986; Gilbert, 1988, 1991, 1996; Burian et al., 1991; Harwood, 1993; Keller, 1995;
e Morange, 1996.](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-60-320.jpg)
![46 PARTE I Introdução à Biologia do Desenvolvimento
(A) (C) po de ativação e implantação uterina. Usan-
do modificações técnicas, Willadsen (1986)
produziu carneiros de termo completo a
partir de núcleos transplantados de blas-
tômeros do estágio de 8 células; núcleos
de embriões pré-implantados de gado, por-
cos e coelhos foram capazes de direcionar
o desenvolvimento completo quando
(B) (D) transplantados para oócitos ativados e
enucleados (Prather et al., 1987; Stice e
Robl, 1988; Prather et al., 1989; Willadsen,
1989). Porém, em todos esses casos, os nú-
cleos vieram de embriões pré-implantados.
Recentemente, Wilmut e colaboradores
(1997) mostraram que é possível clonar um
carneiro a partir de um núcleo de célula de
glândula mamária adulta. Esse resultado
Figura 2.8 Procedimento para transferir núcleos para o ovo ativado enucleado de mamifero.
Um embrião de célula única, incubado em colcemida e citocalasina para relaxar o citoesquele- poderá ter importantes conseqüências agrí-
to, é seguro com uma pipeta de sucção. Os núcleos haplóides derivados do espermatozóide e colas e legais (Prather, 1991). [gene4.html]
do óvulo, não se juntaram ainda. A pipeta de enucleação perfura a zona pelúcida (a proteína
que envolve o ovo) e aspira a membrana celular adjacente e a área da célula contendo os Clonagem de Plantas
pronúcleos. (A) A pipeta de enucleação é retirada e o citoplasma contendo os pronúcleos é Somente nas plantas os núcleos de célu-
removido do ovo. A membrana celular não está rompida; a continuidade do citoplasma limita- las diferenciadas de organismos adultos
do pela membrana está indicada pela flexa. (B) A membrana celular forma uma vesícula ao podem ser facilmente vistos como capa-
redor dos pronúcleos no interior da pipeta de enucleação. (C) Essa vesícula é misturada com zes de direcionar o desenvolvimento de
vírus Sendai (que induz a fusão de membranas nucleares) e é inserida no espaço entre a zona outro organismo adulto. Essa habilidade
pelúcida e o outro ovo enucleado. (D) O vírus Sendai proporciona a fusão do ovo enucleado foi dramaticamente demonstrada em célu-
e os pronúcleos envoltos pela membrana, permitindo que os pronúcleos (flexa) penetrem na las de cenouras ou tabaco. Em 1958, F. C.
célula. (Segundo McGrath e Solter, 1983; cortesia dos autores.) Steward e seus colegas estabeleceram um
processo pelo qual os tecidos diferencia-
e massa celular interna (os blastômeros que (cujas células são totipotentes) não dão dos de raízes de cenouras podiam dar ori-
formam o embrião, mas não a placenta*) suporte para o desenvolvimento total. Tais gem a toda uma nova planta (Figura 2.9).
também não puderam apoiar o desenvolvi- experimentos provavelmente fracassam Pequenos pedaços de floema são isola-
mento. Em contraste com núcleos de ouri- porque núcleos de blastômeros não funci- dos da cenoura e rodados em grandes
ços-do-mar ou anfíbios, os núcleos dos onam de maneira normal no citoplasma frascos contendo leite de coco. Esse flui-
blastômeros precoces do camundongo zigótico. Por isso, a clonagem de Elvis do (é realmente o endosperma da semen-
Presley a partir de células diferenciadas não te do coco) contém os fatores e nutrien-
*Cada blastômero da massa celular interna
é algo com que possamos contar. tes necessários para o crescimento da
é totipotente no sentido de reter sua capacida-
de de formar células de qualquer tipo no orga- Nem todos blastômeros mamíferos planta e os hormônios exigidos para a
nismo. Essa capacidade permite o aparecimen- são os mesmos, todavia, as espécies diferenciação. Sob essas condições, os
to de gêmeos. mamíferas diferem muito em termos de tem- tecidos proliferam e formam uma massa
Figura 2.9
Experimento de Steward demonstrando a
totipotência de células do floema da cenoura.
Células livre do calo
continuam a se desenvolver
em suspensão
Floema
de raiz
Corte Planta
Planta de Proliferação de
transversal jovem
cenoura massa celular
da raiz
madura (calo) em meio Planta embrionária
de cultura de transferida para meio Planta de cenoura
leite de coco de cultura de agar madura no agar](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-66-320.jpg)
![48 PARTE I Introdução à Biologia do Desenvolvimento
Monod não foi o único cientista a achar que micróbios unicelulares poderiam
explicar a diferenciação multicelular. O microbiologista Sol Spiegelman (1947) declarou
que a embriologia estava sendo prejudicada por sua própria terminologia. O problema
da diferenciação não podia mais ser visto como uma propriedade estrutural dos teci-
dos, mas passar a ser considerado uma propriedade bioquímica de células individuais.
A diferenciação deveria ser vista não em termos anatômicos, mas como “produção
controlada de padrões enzimáticos únicos”. Essa redefinição focaliza a atenção para a
relação entre os genes do núcleo e as propriedades do citoplasma. Além disso, a
síntese de uma enzima adaptativa em presença do seu substrato deveria ser discutida
como uma “indução”. Esse é o termo técnico usado em embriologia para descrever a
habilidade de uma célula produzir uma substância capaz de influenciar a diferenciação
de outra. O agente molecular responsável deveria ser chamado “o indutor”. Spiegelman
via uma semelhança fundamental entre a indução de novos tipos celulares no embrião
e a indução de novas enzimas em microorganismos. [gene5.html]
No fim da década de 1950, um grupo de pesquisadores acreditava que micróbios
eram um excelente (e facilmente estudado) modelo para diferenciação embrionária.
Muitos geneticistas microbianos explicitamente ligaram enzimas indutivas a concei-
tos embriológicos. Julgavam ser válida a extrapolação, e apelaram para a unidade da
natureza e, em última análise, as regras simples que esperavam encontrar. Como suge-
rido por Monod (veja Judson, 1979), se alguém entender a bactéria, entenderá o ele-
fante. Muitos embriologistas, porém, permaneceram cépticos a respeito da extrapolação
de bactérias a embriões, enfatizando a complexidade do desenvolvimento e a diversi-
dade da performance embriológica.
Em 1961, Jacob e Monod sintetizaram dados sobre a indução da β-galactosidase
levando à construção do modelo do operon. Esse modelo postula que a pequena
molécula do indutor causava a transcrição de diferentes genes em E. coli (Figura 2.10).
Em sistemas indutivos, uma proteína repressora codificada por genes liga-se ao sítio
operador adjacente aos genes estruturais, impedindo a ligação da RNA polimerase ao
sítio promotor que inciaria a transcrição. Estando presente, o indutor liga-se à proteína
repressora alterando sua conformação de forma a impedir a ligação ao operador. Com
isso, o gene torna-se capaz de transcrever mRNA, que pode ser traduzido formando
proteína. Dessa maneira, o mesmo genoma pode sintetizar diferentes enzimas, depen-
dendo da presença ou não do respectivo indutor. Em um importante trabalho de 1961,
Jacob e Monod enfatizaram que o mecanismo de controle do operon-símile pode ser
parte da regulação gênica universal. Eles conectaram seus resultados ao “problema
fundamental da embriologia química que é a compreensão do porquê células dos
tecidos não expressam constantemente todos os potenciais contidos em seu genoma”.
O modelo do operon foi imediatamente introduzido nos textos de embriologia por
cientistas que procuravam a síntese da genética com a embriologia. O livro de
Waddington (1962), Novos Padrões na Genética e no Desenvolvimento, começa com
um capítulo relacionando o modelo do operon de Jacob e Monod com o controle da
expressão gênica no desenvovimento dos anfíbios. Waddington aprovou especial-
mente esse modelo porque significava que os genes não são apenas ativos, mas
reativos, respondendo às mudanças no citoplasma. Waddington considerou genes e
citoplasma como mutuamente interativos. Essa perspectiva foi também salientada em
Hereditariedade e Desenvolvimento (1963), síntese de embriologia com genética por
John Moore, que conclui:
Na geração anterior, poucos embriologistas ou geneticistas teriam previsto
que a síntese dos seus campos de trabalho teria se tornado possível por estu-
dos com a bactéria Escherichia coli. No entanto, essa criatura microscópica,
sem embrião próprio, mostrou um caminho. Na próxima década, poderá ser
difícil perceber a diferença entre um geneticista e um embriologista, à medida
que eles avançam em sua ciência para além daquilo que cada um poderia ter
conseguido isoladamente.](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-68-320.jpg)
![CAPÍTULO 2 Genes e Desenvolvimento 53
BR4(SZ)
Alto Não-produtor
produtor
BR2
Todos produtos
intermediários
BR1
BR3
Alto produtor Não-produtor
Produtores
(A) (B) (C) Intermediários
Figura 2.15
Correlação de padrões de estufamento com fun-
ções especializadas nas células das glândulas
salivares de Chironomus pallidivitatus. (A)
radioativos. O RNA radioativo pôde, em seguida, ser extraído da porção BR2 do Cromossomo de uma célula produzindo uma
cromossomo dissecado (Lambert, 1972). Esse RNA era excepcionalmente grande – secreção granular e mostrando um anel de
cerca de 50.000 bases. O grande segmento de RNA radioativo, especificamente Balbiani adicional [BR4(SZ)]. (B) Cromosso-
hibridizado para a região BR2 do cromossomo, mostrou que o DNA estufado (Puff mo 4 de uma célula salivar, mostrando somen-
de DNA) - e nenhum outro local - tinha-o transcrito ativamente (Figura 2.16C). Esse te anéis de Balbiani 1, 2 e 3 (BR1, BR2, BR3).
mesmo RNA pôde ser isolado de polissomos sintetizadores de proteínas, indicando (C) Evidência genética que a síntese de uma
importante proteína salivar depende da for-
que é ativo na síntese protéica (Wieslander e Daneholt, 1977). Assim, um RNA
mação de tufos BR4(SZ). Larvas com altos
transcrito de uma banda específica de DNA, que estufa na glândula salivar larval, níveis de secreções granulares têm células sali-
pode posteriormente ser visto produzindo proteínas em ribossomos citoplasmáticos. vares glandulares com tufos BR4(SZ) em am-
bos cromossomos 4 (coloridos), enquanto lar-
vas sem essas secreções não têm tais tufos.
Produtores intermediários têm somente um
cromossomo 4 com uma região estufada
BR4(SZ) em cada célula salivar realizando a
secreção. (A e B segundo Beermann, 1961, cor-
tesia de W. Beermann.)
(A)
(B) Figura 2.16
BR 2 (A,B) Isolamento da região BR2 de Chirono-
mus tentans por micromanipulação. O cromos-
somo intacto 4 pode ser dividido em três regi-
ões, uma contendo BR2. (C) Transcrição da
região BR2 mostrado por uma auto-radiogra-
fia in situ após hibridização do BR2 RNA com
a preparação cromossômica. (A e B de Lambert
e Daneholt, 1975; C de Lambert, 1972; foto-
(C) grafias cortesia de B. Lambert.)](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-73-320.jpg)
![CAPÍTULO 2 Genes e Desenvolvimento 55
dos precursores radiativos. Além disso, o DNA pode hibridizar tanto com o gene que
produziu o RNA (embora a outra fita) e com o próprio RNA, tornando-o extremamente
mRNA
útil para a detecção de pequenas quantidades de RNAs específicos.[other.html#gene6]
Anelar iniciador
Clonagem de DNA genômico
mRNA
Já em 1904 Theodor Boveri desesperava-se, considerando que as técnicas de sua
época nunca seriam suficientes para permitir-lhe estudar como os genes criam embri- Transcriptase
ões. Havia necessidade de uma técnica especial de amplificação gênica: reversa
Porque não é somente o núcleo, nem mesmo cromossomos individuais, mas cer- mRNA
tas partes de certos cromossomos de certas células que precisam ser isolados e
coletados em quantidades enormes para análise; essa seria uma pré-condição cDNA
para colocar o químico em uma posição a qual lhe permitiria analisar (o mate- Álcali
rial hereditário) com mais minúcias que o morfologista.
cDNA
Entretanto, desde a década de 1970 a hibridização de ácido nucléico permitiu aos
biologistas do desenvolvimento realizar o que Boveri aspirava: isolar e amplificar Figura 2.18
regiões específicas do cromossomo. A técnica principal para isolar e amplificar genes Método para preparar DNA complementar
individuais é chamada clonagem de genes. A primeira fase desse processo consiste no (cDNA). A maioria dos mRNA possui uma
corte de DNA nuclear em pedaços distintos, por incubação de DNA com uma longa cadeia de resíduos de adenosina (AAAn)
endonuclease de restrição (geralmente chamada de enzima de restrição). De modo no terminal 3’ da mensagem (a ser discutida no
geral, essas endonucleases são enzimas bacterianas que reconhecem seqüências es- Capítulo 12); por isso, o pesquisador anela
pecíficas do DNA e o clivam nesses sítios (Tabela 2.1; Nathans e Smith, 1975). Por um iniciador consistindo de 15 resíduos de de-
soxitimidina (dT15) ao final 3' da mensagem.
exemplo, quando DNA humano é incubado com a enzima BamHI (de Bacillus
Transcriptase reversa em seguida, transcreve
amyloliquifaciens, cepa H), o DNA é clivado em cada sítio onde aparece a seqüência uma fita de DNA complementar, começando
GGATCC. Os produtos são fragmentos de DNA de vários tamanhos, todos terminan- no iniciador dT15. O cDNA pode ser separado
do com G em um dos lados e GATCC no outro (Figura 2.19). Esses pedaços são aumentando o pH da solução, dessa maneira,
freqüentemente chamados de fragmentos de restrição. desnaturando o híbrido de dupla fita e clivan-
do o RNA.
Tabela 2.1 Enzimas de restrição comumente usadas
Sítio Derivação Reconhecimento e clivagem
enzimático*
EcoRI Escherichia coli G AA T T C
C T TAA G
BamHi Bacillus amyloliquifaciens G G AT C C
C C TAG G
HindIII Haemophilus influenzae A AG CTT
TTC GA A
SalI Streptomyces albus G TC GAC
CAG C T G
SmaI Serratia marcescens CCC GGG
GGG CCC
HhaI Haemophilus haemolyticus GCG C
C GCG
HaeIII Haemophilus aegyptius GG CC
CC GG
AluI Arthrobacter luteus AGCT
T C GA
* Todos os sítios de reconhecimento de enzimas de restrição têm um centro de simetria. A seqüência
de dupla fita lida em uma direção é idêntica à seqüência lida da frente para trás na outra direção.](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-75-320.jpg)
![72 PARTE I Introdução à Biologia do Desenvolvimento
(A)
Massa
celular neo r
interna
Cultura de células
Blastócito embrionárias
precursoras (ES) Recombinação
Eletroporação homóloga
(B) Célula
gene Hoxa-3 precursora
embrionária
Hoxa-3
Endonucleases gene Hoxa-3 mutado
de restrição com o gene neor inserido
gene neor
Figura 2.33
Seleção de células ES
Técnica de endereçamento de genes (gene targeting). Nesse caso o gene alvo é o heterozigotas por sua
Hoxa-3. (A) Células embrionárias precursoras (ES) são cultivadas a partir de uma resistência à neomicína
massa celular interna. (B) Os genes Hoxa-3 clonados são cortados com uma enzima
de restrição, e um gene neomicina-resistente é inserido na região que codifica o sítio
de ligação da proteína ao DNA. Esses genes Hoxa-3 mutantes são eletroporados em
células ES, onde recombinação homóloga troca o gene do tipo selvagem pela cópia Injeção de células ES
mutada. As células são selecionadas pela sua resistência à neomicina. (C) As células heterozigotas no
(C)
blastócito
ES heterozigotas selecionadas são inseridas na massa interna de células de um em-
brião do tipo selvagem, e o blastócito é retornado ao útero. O camundongo resultante
é uma quimera composta de tecidos Hoxa-3 heterozigotos e tecidos Hoxa-3 do tipo
selvagem. Cruzando os animais quiméricos com camundongos do tipo selvagem
produz-se descendentes Hoxa-3 heterozigotos se as células ES contribuíram na
linhagem germinativa. Os animais heterozigotos podem ser cruzados entre si, e Injeção dos
aproximadamente 25% de sua cria deve ser de homozigotos mutantes de Hoxa-3. blastócitos no útero
Produção de
camundongos quiméricos
Cruzamento de
quiméricos com
tipo selvagem
Cruzamento de
camundongos
heterozigotos
Hoxa-3¯/ Hoxa-3+
Heterozigotos Heterozigotos
Hoxa-3¯/ Hoxa-3¯
Homozigoto
para o gene Hoxa-3. Os animais heterozigotos podem ser cruzados entre si, e apro-
ximadamente 25% de seus descendentes devem levar duas cópias do gene mutado
Hoxa-3. Esses camundongos mutantes homozigotos não possuem as glândulas
tireóide, paratireóide e timo! Dessa maneira, endereçando genes pode-se analisar as
funções de determinados genes durante o desenvolvimento de mamíferos.
[gene7.html]](https://image.slidesharecdn.com/biologiadodesenvolvimento5ed-gilbert-121126070041-phpapp02/85/Gilbert-Biologia-do-desenvolvimento-5ed-92-320.jpg)
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Gilbert, Biologia do desenvolvimento, 5ed
Este documento fornece um resumo do livro "Biologia do Desenvolvimento", 5a edição. O livro descreve os principais processos de desenvolvimento em diferentes organismos, desde a fertilização até a formação de estruturas complexas. O documento inclui a tabela de conteúdo do livro, com títulos de cada capítulo, além de imagens ilustrativas das capas e páginas de abertura.
![[Embriologia e genetica] biologia do desenvolvimento 5 ed. (s. f. gilbert)](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/embriologiaegeneticabiologiadodesenvolvimento5ed-s-f-gilbert-120708102358-phpapp02-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
![Roteiro de Biologia ENEM [̲̅B̲̅L̲̅].docx](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/bl-240510100834-a644231d-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
