TRANSGÊNICOS E BIOSSEGURANÇA final (1)

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Curso: Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
UTFPR – Toledo
Prof. Dra. Patricia D. C. Schaker
 
Biotecnologia Aplicada ao Melhoramento Vegetal
 Aula 7 – Transgênicos e biossegurança
TRANSFORMAÇÃO DIRETA
• Eletroporação de protoplastos
• Biobalística 
AGROTRASNFORMAÇÃO
1.Quais as vantagens do uso de plantas para produção de proteínas 
heterólogas?
2.Descreva as duas estratégias citadas para produção de proteínas 
heterólogas em plantas.
3.Diferencie expressão transitória (transiente) e expressão estável. Qual a 
vantagem da expressão estável?
4.Como é feita a orientação da expressão da proteína de interesse para a 
parte da planta onde se deseja que a mesma seja produzida e acumulada?
5.O que é a rizosecreção e quais suas vantagens?
6.O que são plantas transplastômicas e quais suas vantagens?
7.Você é a favor das “vacinas comestíveis”. Justifique.
8.Como produzir uma proteína recombinante que será expressa somente 
na semente?
9.O que é o “peptídeo sinal”?
10.Explique cada parte da imagem mostrada na Figura 3A.
11.Qual a hipótese do trabalho para se ter obtido baixos rendimentos de 
hGH?
1.Quais as vantagens do uso de plantas para produção de proteínas 
heterólogas?
2.Descreva as duas estratégias citadas para produção de proteínas 
heterólogas em plantas.
3.Diferencie expressão transitória (transiente) e expressão estável. Qual a 
vantagem da expressão estável?
4.Como é feita a orientação da expressão da proteína de interesse para a 
parte da planta onde se deseja que a mesma seja produzida e acumulada?
5.O que é a rizosecreção e quais suas vantagens?
6.O que são plantas transplastômicas e quais suas vantagens?
7.Você é a favor das “vacinas comestíveis”. Justifique.
8.Como produzir uma proteína recombinante que será expressa somente 
na semente?
9.O que é o “peptídeo sinal”?
10.Explique cada parte da imagem mostrada na Figura 3A.
11.Qual a hipótese do trabalho para se ter obtido baixos rendimentos de 
hGH?
- Não possuem o resíduo do 
aminoácido metionina – 
endereçamento da proteína
- Não produz agregados 
insolúveis
- Não é necessário 
equipamentos 
(fermentadores)
- Processamento e 
modificação pós-traducional
1.Quais as vantagens do uso de plantas para produção de proteínas 
heterólogas?
2.Descreva as duas estratégias citadas para produção de proteínas 
heterólogas em plantas.
3.Diferencie expressão transitória (transiente) e expressão estável. Qual a 
vantagem da expressão estável? 
4.Como é feita a orientação da expressão da proteína de interesse para a 
parte da planta onde se deseja que a mesma seja produzida e acumulada?
5.O que é a rizosecreção e quais suas vantagens?
6.O que são plantas transplastômicas e quais suas vantagens?
7.Você é a favor das “vacinas comestíveis”. Justifique.
8.Como produzir uma proteína recombinante que será expressa somente 
na semente?
9.O que é o “peptídeo sinal”?
10.Explique cada parte da imagem mostrada na Figura 3A.
11.Qual a hipótese do trabalho para se ter obtido baixos rendimentos de 
hGH?
• Versatilidade – expressão 
pode ser direcionada a 
determinada parte da planta
• Expressão permanente do 
gene
• Transferência para a 
progêncie
1.Quais as vantagens do uso de plantas para produção de proteínas 
heterólogas?
2.Descreva as duas estratégias citadas para produção de proteínas 
heterólogas em plantas.
3.Diferencie expressão transitória (transiente) e expressão estável. Qual a 
vantagem da expressão estável?
4.Como é feita a orientação da expressão da proteína de interesse para a 
parte da planta onde se deseja que a mesma seja produzida e acumulada?
5.O que é a rizosecreção e quais suas vantagens?
6.O que são plantas transplastômicas e quais suas vantagens?
7.Você é a favor das “vacinas comestíveis”. Justifique.
8.Como produzir uma proteína recombinante que será expressa somente 
na semente?
9.O que é o “peptídeo sinal”?
10.Explique cada parte da imagem mostrada na Figura 3A.
11.Qual a hipótese do trabalho para se ter obtido baixos rendimentos de 
hGH?
Utilizando promotores 
tecido específicos e de 
sinais de direcionamento 
intracelulares
Uso de proteínas 
fusionadas – 1 para 
endereçamento e outra 
a proteína de interesse
1.Quais as vantagens do uso de plantas para produção de proteínas 
heterólogas?
2.Descreva as duas estratégias citadas para produção de proteínas 
heterólogas em plantas.
3.Diferencie expressão transitória (transiente) e expressão estável. Qual a 
vantagem da expressão estável?
4.Como é feita a orientação da expressão da proteína de interesse para a 
parte da planta onde se deseja que a mesma seja produzida e acumulada?
5.O que é a rizosecreção e quais suas vantagens?
6.O que são plantas transplastômicas e quais suas vantagens?
7.Você é a favor das “vacinas comestíveis”. Justifique.
8.Como produzir uma proteína recombinante que será expressa somente 
na semente?
9.O que é o “peptídeo sinal”?
10.Explique cada parte da imagem mostrada na Figura 3A.
11.Qual a hipótese do trabalho para se ter obtido baixos rendimentos de 
hGH?
1.Quais as vantagens do uso de plantas para produção de proteínas 
heterólogas?
2.Descreva as duas estratégias citadas para produção de proteínas 
heterólogas em plantas.
3.Diferencie expressão transitória (transiente) e expressão estável. Qual a 
vantagem da expressão estável?
4.Como é feita a orientação da expressão da proteína de interesse para a 
parte da planta onde se deseja que a mesma seja produzida e acumulada?
5.O que é a rizosecreção e quais suas vantagens?
6.O que são plantas transplastômicas e quais suas vantagens?
7. O que são “vacinas comestíveis”.
8.Como produzir uma proteína recombinante que será expressa somente 
na semente?
9.O que é o “peptídeo sinal”?
10.Explique cada parte da imagem mostrada na Figura 3A.
11.Qual a hipótese do trabalho para se ter obtido baixos rendimentos de 
hGH?
1.Quais as vantagens do uso de plantas para produção de proteínas 
heterólogas?
2.Descreva as duas estratégias citadas para produção de proteínas 
heterólogas em plantas.
3.Diferencie expressão transitória (transiente) e expressão estável. Qual a 
vantagem da expressão estável?
4.Como é feita a orientação da expressão da proteína de interesse para a 
parte da planta onde se deseja que a mesma seja produzida e acumulada?
5.O que é a rizosecreção e quais suas vantagens?
6.O que são plantas transplastômicas e quais suas vantagens?
7.Você é a favor das “vacinas comestíveis”. Justifique.
8.Como produzir uma proteína recombinante que será expressa somente 
na semente?
9.O que é o “peptídeo sinal”?
10.Explique cada parte da imagem mostrada na Figura 3A.
11.Qual a hipótese do trabalho para se ter obtido baixos rendimentos de 
hGH?
1.Quais as vantagens do uso de plantas para produção de proteínas 
heterólogas?
2.Descreva as duas estratégias citadas para produção de proteínas 
heterólogas em plantas.
3.Diferencie expressão transitória (transiente) e expressão estável. Qual a 
vantagem da expressão estável?
4.Como é feita a orientação da expressão da proteína de interesse para a 
parte da planta onde se deseja que a mesma seja produzida e acumulada?
5.O que é a rizosecreção e quais suas vantagens?
6.O que são plantas transplastômicas e quais suas vantagens?
7.Você é a favor das “vacinas comestíveis”. Justifique.
8.Como produzir uma proteína recombinante que será expressa somente 
na semente?
9.O que é o “peptídeo sinal”?
10.Explique cada parte da imagem mostrada na Figura 3A.
11.Qual a hipótese do trabalho para se ter obtido baixos rendimentos de 
hGH?
TRANSGÊNICOS DE PRIMEIRA GERAÇÃO:
RESISTÊNCIA A HERBICIDAS E INSETOS
Característica Gene inserido
Tolerância a herbicidas pat (bar), cp4-epsps, mepsps, 
csr1-2, aad12 vi, DMO, hppd
Resistência a insetos-alvo cry1F, cry1A.105, cry2Ab2, 
cry1Ac, cry3Bb1, vip3Aa20
▪pat ou bar = resistência ao herbicida glufosinato de amônio. 
▪ glufosinato de amônio
▪ Herbicida não-seletivo, tem como alvo a enzima glutamina sintase. 
▪ O ingrediente ativo amônio glufosinato é um substrato análogo ao glutamato,inibindo a enzima glutamina 
sintetase (GS; E. C. 6.3.1.2), de forma irreversível.
▪ Efeito do herbicida: rápido acúmulo de amônia, destruição de cloroplastos, redução dos níveis de 
fotossíntese e redução na produção de aminoácidos, resultando na inibição da fotossíntese e morte celular.
▪ gene pat/bar (Phosphinothricin N-acetiltransferase) 
▪ codifica uma N-Acetiltransferase, responsável pela inativação do glufosinato de amônio por meio de uma 
reação de acetilação. 
▪ Streptomyces hygroscopicus (bar) e Streptomyces viridochromogenes (pat
Glutamato
▪pat ou bar = resistência ao herbicida glufosinato de amônio. 
▪ glufosinato de amônio
▪pat ou bar = resistência ao herbicida glufosinato de amônio. 
▪ gene pat/bar (Phosphinothricin N-acetiltransferase) 
▪ Streptomyces hygroscopicus (bar) e Streptomyces viridochromogenes (pat)
▪Cp4-epsps
▪ Confere resistência ao glifosato: herbicida de amplo espectro, não seletivo e de ação sistêmica. 
Modo de ação do 
glifosato: 
inibidor da enzima 5’-enolpiruvilchiquimato-3’- fosfato sintase 
(EPSPS): enzima-chave da via do chiquimato na biossíntese de 
compostos aromáticos em plantas e alguns microrganismos.
Agem pela inibição na rota de síntese dos 
aminoácidos aromáticos essenciais, 
fenilalanina, tirosina e triptofano, os quais 
são precursores de outros produtos, como 
lignina, alcalóides, flavonóides e ácidos 
benzóicos.
EC 2.5.1.19: KEGG → https://www.genome.jp/kegg-bin/show_pathway?ec00400+2.5.1.19
https://www.genome.jp/kegg-bin/show_pathway?ec00400+2.5.1.19
▪Cp4-epsps
▪ Gene isolado de Agrobacterium sp CP4, que codifica a proteína CP4 5-enopiruvil shiquimato-3-
fosfato sintase (EPSPS)
▪ Agrobacterium foi isolada de um tanque de efluentes em uma fábrica de produção do glifosato
Plantas sensíveis Plantas resistentes
http://www.pioneersementes.com.br/biotecnologia/tolerante-ao-glifosato
2mepsps = Gene similar ao epsps de milho, que codifica a proteína 
mEPSPS 
O gene 2mepsps tem como origem o gene epsps de milho (Zea mays), com 
alteração através de mutação sítio-dirigida em apenas dois aminoácidos na 
sequência peptídica original, resultando numa proteína com menor afinidade de 
ligação ao glifosato, mantendo assim sua funcionalidade mesmo sob as 
condições de pulverização com este herbicida. As alterações levaram à troca de 
aminoácidos nas posições 102 (troca de treonina por isoleucina) e 106 (troca de 
prolina por serina) da proteína EPSPS nativa, dando origem ao duplo mutante 
2mepsps (LEBRUN et al., 1997), que codifica a proteína 2mEPSPS.
▪csr1-2
▪ Codifica a enzima aceto-hidroxiácido-sintase (AHAS) e confere resistência a 
herbicidas do grupo químico das imidazolinonas
Modo de ação das 
imidazolinonas: 
Inibição da acetolactato sintase (ALS) 
ou acetohidroxidoácido sintase (AHAS) 
– EC 2.2.1.6, com consequente inibição 
da produção de aminoácidos de cadeia 
ramificada (leucina, isoleucina, valina)
“3D structural analysis, however, has shown that 
sulfonylureas and imidazolinone inhibit AHAS 
activity by blocking a channel leading to the active 
site, despite their structural dissimilarity to 
endogenous AHAS substrates”
▪csr1-2
▪ Codifica a enzima aceto-hidroxiácido-sintase (AHAS) e confere resistência a 
herbicidas do grupo químico das imidazolinonas
• Isolado de Arabidopsis thaliana
• Estruturalmente e funcionalmente idêntica 
a proteína nativa, exceto pela substituição 
de uma serina por uma asparagina (Ser653 
→ Asn653) 
▪aad12 
▪ Resistência ao herbicida 2,4D (diclorofenoxiacetato)
▪ 2,4D: auxina sintética que pode ser utilizada como regulador do crescimento vegetal, controle de espécies 
daninhas dicotiledôneas.
▪ Proteína ariloxialcanoato dioxigenase (AAD-12), isolada de Delftia acidovorans é capaz de degradar 
o 2,4-D
Delftia acidovorans 
▪ DMO
▪ Resistência ao herbicida dicamba
▪ Dicamba: auxina sintética de ação sistêmica em plantas de folhas largas
(dicotiledôneas) em aplicação de pós-emergência. Atua de modo similar às
auxinas, regulando o crescimento do tecido e estimula a produção de etileno,
levando a alterações em processos bioquímicos e fisiológicos, levando a planta à
morte.
▪ DMO
▪ Resistência ao herbicida dicamba
▪ Gene dmo isolado de Stenotrophomonas maltophilia cpa DI-6
▪ A proteína DMO catalisa a adição de uma molécula de oxigênio molecular (O2) ao
grupo metil do dicamba levando à conversão em um produto não herbicida
chamado ácido 3,6-diclorosalicílico (DCSA), formaldeído (CH2O) e água.
▪hppdPfw336 
▪ Resistência ao herbicida isoxaflutole
▪ Inibição da biossíntese de carotenoides
▪ A ausência de carotenóides leva a foto-oxidação da clorofila
▪ A inibição da enzima HPPD (p-hidroxifenilpiruvato dioxigenase) nativa resulta na desestabilização da 
fotossíntese, com o consequente branqueamento da folhagem e morte das plantas.
▪hppdPfw336 
▪ Resistência ao herbicida isoxaflutole
• O gene hppdPfw336 tem como origem o gene hppd de Pseudomonas fluorescens
• Substituição do aminoácido triptofano por uma glicina na posição 336 na sequência 
original, resultando na HPPDW336. A enzima mutada HPPDW336, codificada pelo gene 
mutante hppdPfw336, tem afinidade diminuída pelo herbicida.
RESISTÊNCIA A HERBICIDAS
▪ Resistência a insetos – Bt = Bacillus thuringiensis
▪ Toxina cry – cry1F, cry1A.105, cry2Ab2, cry1Ac, cry3Bb1, .... 
https://www.youtube.com/watch?v=1Ks11VoYYao
https://boaspraticasagronomicas.com.br/noticias/cana-bt/
▪ Resistência a insetos – Bt = Bacillus thuringiensis
▪ Toxina cry – cry1F, cry1A.105, cry2Ab2, cry1Ac, cry3Bb1 
RECOMENDAÇÕES GERAIS PARA O REFÚGIO
▪ Usar um híbrido de ciclo vegetativo similar, o mais próximo possível 
e ao mesmo tempo em que o cultivar Bt 
▪ Compor um bloco do cultivar não-Bt que se encontre a menos de 800 
metros do Bt
▪ Deve ser plantado na mesma propriedade do cultivo do Bt
▪ Se a população de pragas-alvo atingir o nível de dano econômico no 
refúgio, usar inseticidas que não são a base de Bt.
EFEITOS DO USO DE CULTIVARES TRANSGÊNICOS
▪ Fluxo gênico
▪ Vertical: entre o cultivar transgênico e outros não transgênicos da mesma espécie → considerar
que as espécies cultivadas são classificadas em três grupos de acordo com sua taxa natural de
autofecundação.
▪ ALÓGAMAS: milho, o isolamento dos cultivos GM deve ser realizado utilizando-se distâncias mínimas de
isolamento, obstruções físicas, eliminação de plantas voluntárias da cultura sobreviventes de um ciclo
para outro, plantio de cultivares com período de florescimento de pelo menos 30 dias de diferença
▪ Outras formas de evitar o fluxo gênico:
▪ Herança materna
▪ Esterilidade da semente
▪ Cleistogamia (auto-fertilização sem a abertura da flor)
▪ Horizontal: entre espécies transgênicas e outras espécies botanicamente relacionadas
→considerar que a quase totalidade das espécies cultivadas no Brasil foi introduzida e não tem
espécies silvestres relacionadas com as quais possa cruzar.
▪ Seleção de insetos e plantas daninhas resistentes
▪ Efeitos na cadeia trófica (organismos não-alvo, como predadores, inimigos 
naturais)
▪ Alteração da composição de exudados radiculares
EFEITOS DO USO DE CULTIVARES TRANSGÊNICOS
AVALIAÇÃO DE BIOSSEGURANÇA
▪ Caracterização molecular do transgene
▪ Estabilidade da modificação genética
▪ Comprovação de ausência de alteração não intencionais nos níveis metabólicos 
(equivalência nutricional)
▪ Avaliação toxicológica e alergênica (ausência de efeitos adversos)
▪ Potencial de transferência horizontal e vertical do transgene
▪ Possíveis efeitos sobre os organismos não-alvo
CTNBio
✓ Comissão Técnica Nacional de Biossegurança
✓ Vinculado ao Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações
✓ A existência da comissão é prevista na Lei de Biossegurança (11.105/05) → exige que 
qualquer organismo geneticamente modificado (OGM) passe por uma criteriosa avaliação.
COMISSÃO:
✓ 54 doutores (27 titulares e 27 suplentes) nomeados pelo ministro de Ciência e Tecnologia✓ Câmaras setoriais das áreas da Saúde, Vegetal, Animal e Ambiental 
✓ Representantes dos interesses dos consumidores e de órgão de proteção à saúde do 
trabalhador
✓ Representantes dos ministérios
Compete à CTNBio analisar tecnicamente 
todas as atividades desenvolvidas com uso 
da engenharia genética no Brasil.
http://ctnbio.mcti.gov.br/a-ctnbio
http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2004-2006/2005/lei/l11105.htm
▪O parecer técnico conclusivo emitido pela CTNBio
comtempla, necessariamente, três aspectos de
biossegurança dos OGMs:
▪ Riscos para saúde humana e para produção de alimentos com
vistas ao consumo humano
▪ Riscos do ponto de vista agrícola e animal
▪ Riscos ao meio ambiente
CTNBio
CTNBio
As instituições que quiserem trabalhar com transgênicos devem 
constituir uma Comissão Interna de Biossegurança (CIBio) e indicar um 
técnico responsável para cada projeto específico. Depois disso, a 
comissão precisa obter o Certificado de Qualidade em Biossegurança 
(CQB), emitido de acordo com as exigências das Instruções Normativas da 
CTNBio. As CIBios devem funcionar como uma extensão da CTNBio. O 
objetivo é garantir o cumprimento da legislação e de sua 
regulamentação e facilitar a comunicação.
Questões:
1) A planta transgênica em questão foi obtida por método direto ou 
indireto de transformação? Justifique. 
2) Qual foi a característica inserida e qual seu mecanismo de ação?
3) Faça um esquema representativo do plasmídeo utilizado na 
transformação da soja descrita no presente parecer, indicando a 
função de cada parte. 
4) Como foi obtida uma planta contendo apenas o gene DMO e sem 
o gene cp4-EPSPS? 
5) Qual a técnica utilizada para determinar o número de cópias do 
gene DMO inserido?
6) O que significa ser um OGM de classe de risco I?
7) O que é efeito pleiotrópico de um gene? Por que o 
conhecimento sobre isso é importante na análise de segurança 
de um transgênico?
8) Que fatores atestam a segurança do OGM em relação à saúde 
humana e animal?
9) Pesquise qual o tipo de reprodução predominante na soja e 
correlacione essa informação com um possível problema de 
fluxo gênico entre variedades transgênicas e não transgênicas. 
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