Ciência Forense - Exame de DNA

Ciência Forense - Exame de DNA

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Ciência Forense: exame de ADN

CHEMELLO, E. Química Virtual, março (2007) Página 1

Introdução

“O Teste de ADN é para a justiça como telescópio para as estrelas. Não é uma lição de bioquímica, não uma exibição das maravilhas reveladas por uma lente, mas um modo de ver as coisas como elas realmente são.”

(Barry Scheck e Peter Neufeld, Actual Innocence1)

Acho que você lembra da história do Rei Salomão. Os registros são bíblicos e aconteceu à cerca de 3.0 anos. Trata-se da descrição em que o rei de Israel encontrase diante do impasse de duas mulheres que reinvidicavam a maternidade de uma criança. O rei Salomão ameaçou cortar o bebê ao meio, a fim de dar cada metade a uma mulher, fazendo com que a mãe verdadeira abrisse mão do filho para salvar sua vida. Uma bela história. Fico imaginando o que este sábio rei faria se, em sua época, houvesse toda a tecnologia de identificação humana que temos hoje. Mais adiante na história, tenho certeza que o criador do personagem Sherlock Holmes lamentaria o fato de ter vivido na época que antecedeu a ‘era do ADN’ na investigação criminal.

Um dos princípios da justiça é que as pessoas devem pagar pelos seus atos, e tão somente por aquilo que cometeram. Julgar uma pessoa pelos seus antecedentes é humanamente justificável. Isto é tão verdade que duvido que haja quem não se revolta com o caso do menino João Hélio, no Rio de janeiro, que foi arrastado por centenas de metros por ladrões que fugiam com o carro roubado. Igualmente não tenho dúvidas que muitas pessoas gostariam de fazer o mesmo com os acusados do crime.

E por que não citar os assassinatos, muitas vezes por motivos torpes, que acontecem todos os dias e ficamos sabendo por meio do noticiário? E o familiar da vítima de um assassinato, o que tem vontade de fazer? Mas a justiça atual não permite que se faça, como a expressão popular diz, “justiça com as próprias mãos”, sem ficarmos impunes. Ela coíbe este tipo de ação e se atém aos fatos e provas, a fim de aplicar as eventuais punições previstas em lei. Se certo ou não, as coisas funcionam assim. É na aquisição e análise de provas que a ciência forense entra na história.

Um dos princípios básicos do método científico é a reprodutibilidade. Tanto aqui no Brasil como em qualquer lugar deste planeta, deve ser possível realizar-se um experimento e se obter os mesmos resultados. Desta forma, a ciência passa a ser uma importante aliada da justiça, pois fornece respostas com aceitáveis níveis de precisão. Não obstante, mesmo que a ciência possua esta capacidade, ela é feita por seres humanos, estes falhos e de caráter duvidoso, que podem perfeitamente tendenciar determinados resultados, de forma consciente ou não, prejudicando ou beneficiando outrem.

O quarto artigo da série sobre Ciência Forense irá versar sobre o exame de ADN e sua aplicação na investigação de crimes. Serão evidenciados desde aspectos técnicos, como a estrutura do ADN, até os métodos de extração e análise do mesmo. Ao final, pretende-se fazer uma reflexão sobre a atual situação destes exames e os aspectos éticos relacionados, tanto na ficção como na realidade. Boa leitura.

O Projeto Inocência luta para tornar livre o maior número de pessoas injustamente condenadas. Esta organização legal e não lucrativa, fundada pelos advogados Barry C. Scheck e Peter J. Neufeld, trabalha para trazer a Justiça àqueles a quem a mesma foi negada.

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O que é ADN?

O ser humano tem usado materiais para armazenar informação desde o tempo das pinturas rupestres. Hoje podemos pensar na possibilidade de guardar informação em moléculas únicas. Um sonho dos projetistas de computadores é que um dia arranjos de tais moléculas servirão como dispositivos de armazenamento de dados de enorme capacidade. A natureza, no entanto, já tem usado esta técnica por milhões de anos. Ela usa o ADN para armazenar a informação genética que permite a perpetuação da espécie. Mas, o que significa ADN?

O original inglês ‘DNA’ é um acrônimo para DeoxyriboNucleic Acid (em português, ficaria ADN, referente Ácido DesoxirriboNucléico). Juntamente com do RNA (Ribo- Nucleic Acid – Ácido RiboNucléico – ARN) e com ajuda de outras espécies bioquímicas, como enzimas, ele é responsável pela hereditariedade. Nele são guardadas todas a informações genéticas, como características físicas e metabólicas (há até quem diga que algumas características psicológicas), com as instruções para síntese de proteínas. Embora haja uma grande semelhança do ADN de dois indivíduos quaisquer da população, não existe uma identidade total – salvo no caso de gêmeos idênticos – e essa pequena diferença (cerca de 0,1 % do ADN) é fundamental na Ciência Forense como potencial forma de identificação humana. Veremos mais adiante como isto funciona.

Estruturalmente falando, os ácidos nucléicos ADN e ARN são enormes polímeros constituídos por nucleotídeos. Estes, por sua vez, possuem uma estrutura comum: um açúcar, um grupo fosfato e uma base nitrogenada, conforme podemos ver na Figura 1.

Figura 1– Esquema da estrutura de um nucleotídeo [adaptado de FARAH, 1997].

No ADN, o qual para o presente artigo tem maior importância, os nucleotídeos são formados por um açúcar (desoxirribose), um grupo fosfato e uma base nitrogenada, que pode ser uma purina (Adenina e Guanina) ou uma pirimidina (Timina e Citosina) (Figura 2).

N H2N N

O CH3

NH2 adenina guanina timina citosina desoxirribose grupo fosfato

Figura 2 – Os componentes estruturais dos nucleotídeos do ADN.

A informação genética do ADN está na forma de um ‘código químico’. Este nada mais é que a ordem dos nucleotídeos. Ele guia a junção de aminoácidos específicos em uma proteína. Estas, por sua vez, têm um papel crítico na constituição, manutenção e catálise nas células.

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Nosso organismo sem enzimas simplesmente não funcionaria. Um exemplo que podemos utilizar para evidenciar a importância das proteínas é o da doença conhecida como Fenilcetonúria. Esta é uma patologia de origem genética, na qual o organismo não é capaz de produzir uma determinada enzima que catalisa o metabolismo de um determinado aminoácido: a fenilalanina. O fenilcetonúrico possui uma mutação em um gene2 no cromossomo 12. Este – chamado de PAH – contém instruções para sintetizar a enzima PAH, conhecida também por fenilalanina hidroxilase. Sem ela, há acúmulo de fenilalanina no organismo, podendo, em casos extremos, levar o indivíduo à morte. Por isto, o portador da doença deve ter uma alimentação altamente regrada.

Para os conjuntos de genes e proteínas de um organismo dá-se o nome de genoma e proteoma, respectivamente. Estes termos aparecem com grande freqüência na mídia, pois conhecer os genes e as proteínas que compõem um organismo permite o desenvolvimento de métodos novos para o diagnóstico de doenças e também de novas terapias para seu tratamento.

É possível ‘escrever’ o código presente na molécula estável de ADN pela combinação de quatro nucleotídeos (A, T, G, C) em uma seqüência particular. Estes, combinados em uma ordem específica, característica para cada indivíduo, promovem a forma helicoidal da molécula de ADN, estrutura conhecida como dupla hélice (veja Figura 3).

Figura 3 – Estrutura conhecida como ‘dupla hélice’ do ADN evidenciando seus componentes estruturais. Na figura, temos os grupos fosfatos representados pela letra ‘P’ e as bases nitrogenadas Citosina, Adenina, Guanina e Timina pelas letras C, A, G e T, respectivamente. O açúcar é representado pelo pentágono lilás. [fonte: ENGER et al, 2005].

Unidade funcional do ácido desoxirribonucléico de caráter hereditário ou genético, situada no cromossomo, e que determina as características de um indivíduo.

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O modelo estrutural aceito atualmente é o da hélice dupla, proposto por James

Watson, Francis Crick e colaboradores, em 19533. Neste modelo, conforme evidencia a Figura 3, as duas hélices são mantidas unidas por meio de ligações de hidrogênio4, que se estabelecem entre as moléculas das bases nitrogenadas. Elas são detalhadas na Figura 4 com suas respectivas combinações e distâncias intermoleculares.

Figura 4 – Representação das ligações de hidrogênio formadas entre os átomos das bases nitrogenadas presentes nos nucleotídeos do ADN. As ligações de hidrogênio são representadas pelos pontilhados em rosa [fonte: ENGER et al, 2005].

Para compreender a conformação de hélice dupla consideremos a Figura 5 que consta num artigo do Journal Of Chemical Education [BRUIST, SMITH e MELL, 1998]. Esta revista é considerada por muitos uma das melhores publicações sobre ensino de química do mundo. Uma busca sobre o tema, nos volumes já publicados, revelará mais textos como este citado, que contém modelos explicativos da estrutura do ADN humano.

O livro Descobertas Acidentais em Ciência, de Royston M. Roberts, traz o seguinte relato: “A estrutura de dupla hélice do ADN, segundo seus autores, James Watson, Francis Crick e Maurice Wilkins, foi descoberta praticamente por acaso, quando Watson, trabalhando com modelos, começou a encaixar as bases nas mais variadas combinações e, de repente, se deu conta de que a combinação adenina-timina [A-T] unida por duas pon- tes de hidrogênio era idêntica na forma a uma combinação guanina-citosina [G-C] unida da mesma maneira”. Ligações de hidrogênio é o nome dado à interação existente quando um átomo de hidrogênio interage com átomos de Flúor, Oxigênio ou Nitrogênio. Se estes últimos estiverem na mesma molécula que o Hidrogênio, então dizemos que a ligação é intramolecular, caso contrário, ou seja, se estiverem em outra molécula, dizemos que a ligação é intermolecular. Na Figura 4 temos representadas as ligações de hidrogênio intermoleculares pelas linhas pontilhadas de cor rosa.

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Figura 5 – Em (a) temos a estrutura completa das bases nitrogenadas, desoxirribose e grupos fosfatos dos nucleotídeos. Em (b) temos um esquema onde cada par de bases é representado por uma caixa e as estruturas de açúcar e fosfato pelas linhas.[fonte: BRUIST, SMITH e MELL, 1998].

Os nucleotídeos, como mencionado anteriormente, mantêm a estrutura do ADN coesa por meio das ligações de hidrogênio formadas entre eles. Mas por que a estrutura assume uma forma helicoidal? Os mesmos autores apresentam uma representação simples com caixas empilhadas, as quais estão representadas na Figura 6.

Figura 6 – Modelo que ilustra como as forças intermoleculares favorecem a estrutural helicoidal do ADN. [fonte: BRUIST, SMITH e MELL, 1998].

Os autores propõem seis caixas unidas por dois fios. Cada caixa representa um par de nucleotídeos. O fio representa a coluna de açúcares e de grupos fosfato. Em (a) temos a situação em que as caixas são empilhadas uma encima das outra. Nesta configuração, as interações de repulsão são maximizadas, pois os grupos fosfato estão próximos e, como possuem carga negativa, tendem a se repelir, desestabilizando a estrutu-

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CHEMELLO, E. Química Virtual, março (2007) Página 6 ra. Em (b) temos uma tentativa de diminuir a repulsão, com as caixas (no caso, representando os pares de bases nitrogenadas) afastadas, o que não ocorre com a molécula de ADN. Já em (c), por fim, temos a conformação helicoidal, onde os grupos fosfato estão afastados numa distância máxima que permite que as bases tenham contato entre si.

Outros modelos para a molécula de ADN são discutidos em detalhe em outro artigo da mesma revista [Cady, 2005]. A compreensão da constituição da molécula de ADN é fundamental para a entender como a vida se perpetua pelo tempo.

Onde se encontra o ADN?

Estudiosos acreditam que caso uma molécula de ADN humano pudesse ser extraída de onde se encontra e desenrolada da sua forma natural, altamente enovelada, ela teria aproximadamente dois metros de comprimento. Considerando que existam algo próximo de 10¹³ células em nosso corpo, isto significa que temos cerca de 2 x10¹³ metros de ADN, o que representa 50.0 vezes a distância entre a Terra e a Lua. Onde será que está tudo isto?

O ADN pode ser encontrado em sua maioria no núcleo celular, organizado na forma de cromossomos (normalmente 2 pares autossômicos e um par de cromossomos do sexo (X e Y) - veja Figura 7).

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