Questão de Biologia — Hereditariedade e diversidade da vida — FUNDATEC 2025

Reparo de DNA por CRISPR-Cas9: NHEJ × HDR

Gabarito: letra B. A diferença central entre os dois mecanismos de reparo de quebras de dupla fita (DSB) induzidas por Cas9 é que o NHEJ (junção de extremidades não homólogas) religa diretamente as extremidades quebradas, sem molde, frequentemente gerando pequenas inserções/deleções (indels), enquanto o HDR (reparo dirigido por homologia) usa uma sequência homóloga como molde para copiar a informação e reparar com precisão. Essa distinção é o coração da edição gênica: NHEJ gera nocaute (perda de função), HDR permite introduzir mutações específicas.

O sistema CRISPR-Cas9, descrito no contexto, funciona assim: a proteína Cas9, guiada por um RNA guia (sgRNA), cliva o DNA em um sítio específico, gerando uma quebra de dupla fita (DSB). A célula então repara essa quebra por um dos dois caminhos principais:

• NHEJ (Non-Homologous End Joining): é o mecanismo mais comum e ativo em todas as fases do ciclo celular, mas predomina em G1 (antes da replicação). Ele simplesmente religa as extremidades quebradas, sem precisar de uma sequência molde. Esse processo é propenso a erros: pequenas inserções ou deleções (indels) podem ocorrer, deslocando a fase de leitura e inativando o gene — por isso é usado para gerar nocaute gênico.

• HDR (Homology-Directed Repair): é um mecanismo de reparo preciso que utiliza uma sequência homóloga como molde. Para que ocorra, é necessário que a célula esteja na fase S/G2 do ciclo celular, quando a cromátide irmã está disponível como molde natural. Em laboratório, fornece-se um plasmídeo doador com sequências homólogas flanqueando a mutação desejada, permitindo a introdução de mutações específicas (correções precisas).

A banca explora exatamente essa diferença: enquanto o NHEJ é o caminho "rápido e sujo" (gera indels aleatórios), o HDR é o caminho "preciso" (usa molde homólogo). A alternativa B descreve corretamente essa dualidade.

Alternativa A — ❌ Incorreta

Afirma que HDR é o mecanismo predominante em células vegetais adultas por ocorrer preferencialmente em G0/G1. Erro duplo: (1) o HDR não é predominante em células adultas — na verdade, o NHEJ é o mecanismo dominante na maioria das células somáticas, incluindo vegetais; (2) o HDR ocorre preferencialmente nas fases S/G2, quando há cromátide irmã disponível como molde, e não em G0/G1 (fase de repouso, onde o NHEJ predomina). A banca inverteu a relação entre mecanismo e fase do ciclo celular.

Alternativa B — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Descreve com precisão a diferença: NHEJ promove o religamento direto das extremidades sem molde, gerando indels aleatórios; HDR utiliza sequência homóloga como molde para reparo preciso. É exatamente o que ocorre na edição por CRISPR-Cas9: o reparo por NHEJ inativa o gene (nocaute), enquanto o HDR, com um plasmídeo doador, introduz mutações específicas. A alternativa espelha os termos-chave do enunciado: "mutações do tipo inserção/deleção" (NHEJ) e "correções precisas" (HDR).

Alternativa C — ❌ Incorreta

Diz que NHEJ requer proteínas que reconhecem regiões homólogas antes de religar. Erro conceitual: o NHEJ é não homólogo — ele não busca homologia; apenas religa as extremidades quebradas, muitas vezes com pequenas alterações. Quem reconhece regiões homólogas é o HDR (ou a recombinação homóloga). A banca trocou o mecanismo que usa homologia.

Alternativa D — ❌ Incorreta

Afirma que HDR é independente do ciclo celular e ocorre espontaneamente. Erro: o HDR depende do ciclo celular, ocorrendo preferencialmente nas fases S/G2, quando a cromátide irmã está disponível como molde. Em G1, o HDR é ineficiente. Além disso, não é "espontâneo" — requer a presença de uma sequência molde (natural ou fornecida artificialmente).

Alternativa E — ❌ Incorreta

Sugere que NHEJ atua de forma complementar ao HDR, inserindo o molde de DNA exógeno em regiões adjacentes ao corte por recombinação não homóloga. Erro: o NHEJ não insere molde exógeno; ele apenas religa as extremidades. A inserção de um molde exógeno (como um plasmídeo doador) é característica do HDR, que usa recombinação homóloga. A banca misturou os dois mecanismos, atribuindo ao NHEJ uma função que pertence ao HDR.

Gabarito: letra B