Fatos de Thomas Robert Cech


b>O bioquímico americano Thomas R. Cech (nascido em 1947) recebeu o Prêmio Nobel em 1989 por sua descoberta pioneira do papel da molécula de RNA não apenas como uma molécula de hereditariedade, mas também como um biocatalisador.

Ciência Descoberta em uma Idade Antiga

Thomas Robert Cech nasceu em 12 de dezembro de 1947, em Chicago, Illinois, para Robert Franklin Cech, médico, e Annette Marie Cerveny Cech, uma dona de casa. A família se mudou para Iowa City, onde Cech foi criado e freqüentou a escola. Seu pai, embora a medicina fosse seu campo escolhido, também estava extremamente interessado na física e em todas as ciências em geral, um fascínio que se espalhou rapidamente para seu filho. Foi já na quarta série quando Cech começou a coletar pedras e a se perguntar sobre sua formação. Em anos escolares posteriores, ele pôde ser encontrado visitando com professores da vizinha Universidade de Iowa sobre outras ciências da terra. Este desejo de conhecimento e curiosidade por coisas científicas o levaria ao trabalho de sua vida e ao sucesso futuro.

Cech entrou no Grinnell College em 1966 e descobriu que gostava de estudar literatura e história, bem como ciências, mas era a química que ele buscava. Ao se aprimorar em seus estudos e através de sua experiência em pesquisa de graduação, descobriu que era “atraído pela química biológica por causa da interação quase diária de design experimental, observação e interpretação”, mais tarde recordou em Les Prix Nobel, como observado em sua autobiografia do site da The Nobel Foundation. Sua escolha de estudo provaria ser uma decisão sábia.

Foi enquanto estudava em Grinnell, ele lembrou em sua autobiografia com o Prêmio Nobel, que conheceu Carol Lynn Martinson “sobre o aparelho do ponto de fusão” em um laboratório de química. Eles se formaram em Grinnell e se casaram em 1970. Thomas e sua nova esposa escolheram a Universidade da Califórnia, Berkeley, para seus estudos de pós-graduação. Ele teve a sorte de ter John Hearst como conselheiro de tese, um que tinha um interesse contagioso na função e estrutura cromossômica e ajudou muito Thomas em seus estudos. Os Cechs receberam seu Ph.D. em 1975 e aceitaram empregos no Nordeste; Carol foi para Harvard e Thomas assumiu um cargo no Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) onde começou sua pesquisa de pós-doutorado.

Depois de trabalhar no M.I.T. por alguns anos, o casal mudou-se para Boulder e ambos ingressaram no corpo docente da Universidade do Colorado em 1978. Foi por volta dessa época que Cech tinha resolvido se concentrar em material genético mais específico. De Notable Scientists, “He was particularly interested in what enables the DNA molecule to instruct the body to produce the various parts of itself”, um processo chamado expressão gênica. Embora ele tivesse feito algumas pesquisas genéticas nos anos 70, ele agora tinha o objetivo de “descobrir as proteínas que

regem o processo de transcrição do DNA no RNA”. O que ele e sua equipe de pesquisa logo descobririam abalaria a comunidade científica e reescreveria os livros didáticos.

Ácido fibonucleico

Para compreender as descobertas revolucionárias de Cech, é preciso primeiro apreciar o funcionamento das reações químicas. A maioria das reações precisa de um catalisador, uma molécula que possa auxiliar uma reação química sem ser alterada ou consumida. Quase todas as reações que ocorrem em qualquer célula viva requerem o funcionamento de um biocatalisador, que chamamos de enzimas. As enzimas funcionam em inúmeros locais do corpo humano: no fígado para quebrar o álcool, por exemplo. Antes da pesquisa de Cech e sua equipe ser liberada, todas as enzimas eram consideradas como proteínas. O funcionamento das proteínas e suas funções são controlados pelas entidades hereditárias chamadas genes.

Expressão genética é um campo científico fascinante. Os genes de todo ser vivo são compostos de ácido desoxirribonucleico, mais amplamente conhecido como DNA. Toda a informação genética de um organismo está contida no DNA e é disposta como uma seqüência de códigos que trabalham em conjunto para ditar o desenho da proteína. A fim de facilitar a síntese protéica, porém, o código deve primeiro ser transcrito em outro tipo de ácido nucleico, o ácido ribonucleico (RNA). Os cientistas geralmente assumiram que o DNA era o modelo do código genético no núcleo da célula. O código foi de alguma forma impresso nos três diferentes tipos de RNA e o RNA era um participante passivo que simplesmente retransmitia o material genético

para as enzimas da célula. Eram as enzimas, pensavam eles, que eram os catalisadores das reações químicas que ocorriam na célula. Os cientistas acreditavam que o ARN precisava da presença de uma enzima para que estas reações ocorressem.

Prior à pesquisa de Cech, era amplamente conhecido que havia três tipos de RNA: RNA mensageiro, a forma de RNA que medeia a transferência de informação genética do núcleo celular para os ribossomos (uma partícula redonda minúscula composta de RNA e proteína que serve como local de montagem dos polipéptidos codificados pelo RNA mensageiro) no citoplasma, onde serve como modelo para a síntese de proteínas; RNA ribossômico, que transmite a estrutura do mensageiro dentro do ribossomo; e RNA de transferência, que ajuda a estabelecer os aminoácidos na ordem correta na cadeia protéica enquanto está sendo montado. No final dos anos 70, um pesquisador chamado Phillip A. Sharp juntamente com outros descobriu que o DNA e o produto de RNA que resultou após a transcrição eram na verdade diferentes: havia porções do DNA que não tinham sido codificadas e foram deixadas fora do RNA. Estas seções não codificadas do DNA eram chamadas de introns.

Cech e sua equipe não estavam interessados em introns para começar, mas estas seções de DNA logo se mostraram importantes demais para serem ignoradas. Eles ficaram fascinados com a função de intron e com a emenda do DNA. Como os introns, as porções de DNA que não continham código, foram removidas durante a transcrição do RNA? Esta pergunta levou Cech e sua equipe a mergulhar mais no processo.

Ao mesmo tempo, outro cientista com quem Cech mais tarde compartilharia uma honra também estava estudando transcrição. Sidney Altman estava estudando independentemente uma enzima de corte de RNA, que é composta de uma combinação de uma proteína e uma molécula de RNA, da bactéria Escherichia coli. Quando a enzima foi dividida e a proteína foi dividida a partir do ácido nucléico, ela não estava mais funcional. Mas, quando as peças foram reunidas, a enzima foi restaurada e utilizável. Esta foi a primeira vez que foi demonstrado que uma molécula de RNA era essencial para uma reação catalítica. No entanto, seriam necessários vários anos até que Altman pudesse dar o próximo passo com sua pesquisa.

Mean, enquanto isso, na Universidade do Colorado, Cech iniciou sua própria investigação do RNA. Com o uso de um organismo unicelular de lago chamado Tetrahymena thermophila, Cech e um colega chamado Arthur Zaug examinaram o RNA preribosomal do organismo exatamente como ele foi submetido a transcrição. Ele primeiro isolou o RNA não replicado e adicionou algum material retirado do núcleo da Tetrahymena, junto com outros ingredientes para ser usado como energia para a reação. Foi neste material do núcleo, de acordo com sua suposição, que foi encontrado o catalisador necessário para a transcrição. Os resultados da experiência, no entanto, foram muito diferentes do que eles esperavam. Cech descobriu que o RNA isolado, não processado sem nenhum aditivo nucleico começaria a se emendar mesmo sem a presença de um catalisador externo. A molécula de RNA surpreendentemente se cortou em pedaços e se uniu novamente aos importantes fragmentos genéticos.

O trabalho de Cech foi recebido pela primeira vez com alguma hostilidade e debate, pois levantou e desafiou muitas crenças de longa data sobre a natureza das enzimas. Na verdade, o próprio Cech não estava totalmente seguro de seus resultados. Os cientistas céticos sustentavam que o organismo usado para conduzir os experimentos tinha RNA atípico ou que a molécula de RNA não era uma verdadeira enzima porque não continha propriedades e características encontradas em outras enzimas. O ceticismo provou ser falso, porém, quando outros cientistas também encontraram enzimas de RNA. Foi Sidney Altman quem estabeleceu que o RNA era capaz de completar as ações de uma enzima sobre outras substâncias que não ela mesma, outra preocupação de cientistas não convencidos.

Como a maioria dos avanços científicos, a descoberta do papel e função do RNA teve e continua a ter efeitos mais abrangentes do que até mesmo Cech poderia ter imaginado. Tem um potencial surpreendente na área da doença, pois a molécula de RNA pode ser cortada em certos pontos, destruindo as partes que causam desordens genéticas ou infecções. Ela pode levar à cura de inúmeros problemas de saúde. A pesquisa de Cech também levou os cientistas a supor que a molécula de RNA foi o primeiro pedaço de vida em nosso planeta. Como ela pode se replicar sem a necessidade de um catalisador externo, acredita-se que seja o primeiro sistema auto-reproduzível.

Recebido o Prêmio Nobel

Cech e Altman receberam o Prêmio Nobel de Química em 1989 por seu trabalho independente que demonstrou as propriedades catalíticas do RNA, uma descoberta revolucionária na comunidade científica. Enquanto antes se pensava que a molécula de RNA agia apenas em conjunto com um catalisador, agora Cech tinha mostrado que ela desempenhava sua função sem uma enzima externa. Altman provou que a molécula desempenhava funções consistentes com outras enzimas.

Desde a pesquisa dos anos 80, Cech recebeu inúmeros prêmios e honrarias e tornou-se um palestrante procurado em instituições em todo o país. Ele recebeu o Prêmio Científico Jovem da Fundação Passano e o Prêmio Harrison Howe em 1984. Além da mais alta honra de receber o Prêmio Nobel, ele também recebeu o título de doutor honorário de sua alma mater Grinnell College em 1987. No ano seguinte, ele foi eleito tanto para a Academia de Ciências dos Estados Unidos quanto para a Academia Americana de Artes e Ciências.

Quatro anos após a descoberta de Cech, ele a mandou patentear. Quando dois cientistas australianos que haviam trabalhado em tecnologia similar venderam suas descobertas a uma empresa farmacêutica francesa, Cech decidiu levá-los ao tribunal por violação de patente e recebeu uma patente inclusiva em
1991. Embora alguns temessem que isso impedisse o desenvolvimento da pesquisa nesta área, era desnecessário, pois Cech vendeu mais tarde seus direitos à United States Biochemical Corporation.

O trabalho da Cech tem sido reconhecido por muitos prêmios e prêmios nacionais e internacionais. Ele foi promovido a professor titular de Química na Universidade do Colorado em 1983. Ele também foi eleito presidente do Instituto Médico Howard Hughes em 2000. Ele continua a pesquisar tanto a molécula de RNA quanto outras áreas da bioquímica. Quanto à sua vida pessoal, Cech e sua esposa acolheram duas filhas em sua família, Allison, nascida em 1982, e Jennifer, nascida em 1986. Apesar da agenda atarefada de um professor e de sua esposa, Cech

pesquisador, Cech e sua família gostam de viajar de mochila, esquiar e divertir-se.

Livros

Contemporary Heroes and Heroines, Livro IV, Grupo Gale, 2000.

Cientistas notáveis: De 1900 até o presente, Grupo Gale, 2001.

Online

<37º Congresso da IUPACK-27ª Assembléia Geral da GDCh," Sindicato Internacional de Química Pura e Aplicada, http: //www.iupac.org/publications/ci/1999/november/37thcongress.html (25 de janeiro de 2003).

“O Prêmio Nobel de Química de 1989”, Nobel e-Museum web-site, http: //www.nobel.se/chemistry/laureates/1989/press.html (30 de janeiro de 2003).

“Enzymatic RNA Molecules and the Replication of Chromosome Ends”, Howard Hughes Medical Institue website, http: //www.hhmi.org/research/investigators/cech.html (21 de janeiro de 2003).

“RNA Catalysis and the Replication of Chromosome Telomeres”, The University of Colorado website, http: //www.Colorado.edu/chemistry/faculty/Cech/ (21 de janeiro de 2003).

“Thomas R. Cech—Autobiografia”, Nobel e-Museum Website, http: //www.nobel.se/chemistry/laureates/1989/cech-autobio.html (30 de janeiro de 2003).


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