A estratégia de obtenção de plantas transgênicas pela inserção de transgenes em cloroplastos, em substituição à metodologia clássica de inserção do transgene no núcleo da célula hospedeira, resultou no aumento quantitativo da produção de proteínas recombinantes com diversas finalidades biotecnológicas. O mesmo tipo de estratégia poderia ser utilizada para produzir proteínas recombinantes em células de organismos eucarióticos não fotossintetizantes, como as leveduras, que são usadas para produção comercial de várias proteínas recombinantes e que podem ser cultivadas em grandes fermentadores.

A alternativa correta é letra B)  Mitocôndria.

Qual o conteúdo de biologia celular que devemos ter em mente aqui?

Organelas portadoras de genomas próprios.

Quais são as organelas que possuem sues próprios genomas? As mitocôndrias e os cloroplastos. 

Veja que para criar as plantas transgênicas, a estratégia alternativa foi usar os cloroplastos. O motivo dessa escolha se baseia no fato de que eles possuem DNA próprio: um pequeno genoma circular que contêm alguns genes de RNA mensageiro, todos os genes para codificação de RNA ribossômico (ribossomos próprios ao cloroplasto), todos os genes para RNA transportador e mais ou menos 100 outros genes únicos, que codificam proteínas necessárias à fotossíntese.

Ou seja, o cloroplasto tem DNA com expressão ativa e tem ribossomos, a maquinaria básica para a síntese proteica. Logo, ao se inserir genes transgênicos no genoma do cloroplasto, estes serão transcritos e traduzidos, gerando as proteínas de interesse. 

As células eucariontes não fotossintetizantes não têm cloroplastos, contudo ainda é possível usar a mesma estratégia. Neste caso, precisa-se recorrer a única outra organela possuidora de genoma próprio: a mitocôndria. Ela também possui um pequeno cromossomo circular que contêm os genes responsáveis pela síntese dos RNAs responsáveis pelos sistemas de transcrição e tradução e algumas proteínas participantes do processo de respiração oxidativa. 

Com essa estrutura, os genes inseridos no DNA mitocondrial também podem ser  transcritos e traduzidos, gerando as proteínas de interesse. Por isso, a resposta da questão é a alternativa B.

a)  Lisossomo. INCORRETA

Organela esférica, formada por uma membrana que encerra em seu interior um meio ácido, denso e rico em enzimas hidrolíticas digestivas (proteases, lipases, carboidrases, nucleases, etc). Os lisossomos costumam ser o ponto final dos processos de endocitose. As enzimas que contêm, vêm junto com os endossomos, que transportaram o material a ser digerido e se fundiram ao lisossomo, ou através de pequenas vesículas enviadas pelo Complexo de Golgi. A membrana é internamente revestida por abundantes proteínas glicosiladas, não "reconhecidas" pelas enzimas hidrolíticas, o que protege a organela da autodigestão. Há também diversas proteínas transportadoras, que transportam os produtos da digestão lisossômica para o citosol. 

O importante é notar que o lisossomo não tem DNA próprio, como os cloroplastos e mitocôndrias. Nenhum transgene pode ser inserido nele e nenhuma síntese proteica é processada nessa organela. A estratégia descrita não pode ser replicada usando um lisossomo. Portanto, a alternativa A está incorreta. 

b)  Mitocôndria.

Realiza a respiração aeróbica celular, participando da oxidação da glicose e ácidos graxos para a geração de elétrons, os quais "impulsionam" uma cadeia transportadora de prótons, gerando uma diferença de gradiente eletrosmótico, o qual é usado para "girar" a ATP sintase. Utiliza o O₂ como aceptor final dos elétrons que passaram pela cadeia, gerando H₂O. 

A mitocôndria possui genoma próprio e ribossomos, utilizados para a síntese de algumas proteínas. Aproveitando-se dessa estrutura, os cientistas podem inserir genes no DNA mitocondrial para a produção de proteínas recombinantes, permitindo a replicação da estratégia usada nos cloroplastos (os quais também contam com DNA e ribossomos próprios e fazem síntese proteica). Por isso, esta alternativa é a resposta da questão.

c)  Peroxissomo.  INCORRETA

O peroxissomo, assim como o lisossomo, também é uma organela formada por uma membrana simples. Ela encerra em seu interior várias oxidases, enzimas que utilizam oxigênio (O₂) para remover átomos de hidrogênio de diversos tipos de substratos. Essas reações geram como metabólito intermediário o peróxido de hidrogênio (H₂O₂), substância que da nome à organela.  O peróxido de hidrogênio é usado pela enzima catalase para oxidar substratos como o ácido fórmico, formaldeído, etanol e metanol. Ao mesmo tempo o H₂O₂ é reduzido à H₂O, o que é muito bom para a célula, uma vez que o H₂O₂ é tóxico e pode danificar diversas biomoléculas. 

A capacidade oxidativa dessa organela também é usada para desintoxicar o corpo de inúmeros compostos químicos, como os álcoois, o que ajuda a entender porque elas são tão abundantes nas células do fígado, local onde a maior parte do álcool ingerido é oxidado a acetaldeído.  Esta mesma capacidade também é empregada para oxidar ácidos graxos de cadeia longa (ß-oxidação), gerando compostos que sustenta a respiração celular.

Apesar de existir a teoria de que os peroxissomos também seriam antigos endossimbiontes, fagocitados nos primórdios da formação da célula eucarionte, assim como ocorreu com as mitocôndrias e os cloroplastos, ainda não existem evidências fortes que sustentem tal explicação.

De qualquer forma, os peroxissomos não possuem genoma próprio, nem ribossomos. Todas as suas proteínas são oriundas do Complexo de Golgi ou do citosol. Logo, para os propósitos dessa questão, a organela não pode ser utilizada como ferramenta de inserção de transgenes, uma vez que sua função é puramente oxidativa e a síntese de suas biomoléculas é dependente do DNA do núcleo da célula. 

d)  Complexo golgiense.  INCORRETA

O complexo de golgi é uma espécie de armazém que recebe e remete produtos sintetizados pelos retículos endoplasmáticos. Seu aspecto é o de uma sequência de sacos membranosos achatados, chamados cisternas. Nas extremidades desses sacos, concentram-se vesículas que fazem a transferência de material de um saco para o outro. A organela também conta com enzimas que modificam biomoléculas recebidas do RE ou que sintetizam biomoléculas, como polissacarídeos para secreção. 

Apesar de ser uma organela muito dinâmica, com papel central na logística da célula, o Complexo de Golgi não tem genoma, nem ribossomos. Todas a sua capacidade sintetizante decorre de enzimas construídas a partir do DNA que está no núcleo da célula, de modo que para modificar seu funcionamento seria necessário primeiro inserir novos genes no material genético do núcleo. Em virtude disso, essa organela não pode ser utilizada para inserção de transgenes, na modalidade proposta pelo texto da questão.

e)  Retículo endoplasmático.  INCORRETA

O retículo endoplasmático é uma grande fábrica de biomoléculas. Seu aspecto é o de uma rede de túbulos e sacos membranosos (cisternas), muito extensa e contínua ao próprio envelope nuclear. Ele é dividido em duas regiões: RE liso e rugoso. 

O RE liso (REL) não conta com ribossomos em sua superfície externa (aquela voltada para o citosol), Sua função pode variar conforme o tipo celular, mas em geral sintetiza lipídeos, participa do metabolismo de carboidratos, da desintoxicação de drogas e venenos e armazena íons de cálcio.

O RE rugoso (RER) recebe esse nome em virtude dos inúmeros ribossomos presentes em sua superfície externa. É uma organela chave na síntese de proteínas. À medida que a cadeia polipeptídica via sendo sintetizada pelo ribossomo, ela vai entrando no lúmen do RER por meio de um poro. Lá, a cadeia se dobra em sua forma funcional e, conforme o tipo de proteína, e ligada covalentemente a um carboidrato (glicoproteínas). Além disso, o RER também é uma fábrica de membranas, produzindo não só os fosfolipídeos, mas as proteínas de membrana. Esse material é produzido e adicionado à própria membrana do RER e posteriormente destacado e enviado na forma de vesícula ao local onde for requisitado.

Da mesma forma como ocorre com o Complexo de Golgi, o RE baseia seu funcionamento a partir das instruções enviadas pelo DNA do núcleo. Não é por acaso que esta organela se encontra fusionada à própria membrana nuclear. Logo para modificar seu funcionamento seria necessário primeiro inserir novos genes no material genético do núcleo. Em virtude disso, essa organela não pode ser utilizada para inserção de transgenes, baseada na estratégia apresentada no texto da questão.