Biología

Análise de DNA genômico

O que é genômica?

Você tem essa aparência por causa de seus genes. Não, não o jeans que você veste - os genes dentro do seu corpo! Você obtém seus genes de seus pais, e é por isso que você se parece com eles. A informação genética que é passada de uma geração para a próxima foi ajustada ao longo de milhões de anos, para que seu corpo possa funcionar adequadamente e mantê-lo vivo.

Um dos motivos pelos quais você não se parece exatamente com nenhum de seus pais é porque seus genes são uma combinação dos genes deles. Esses genes que você obtém carregam alelos diferentes, que são as características reais que você exibe, como cabelo loiro ou olhos verdes. Seus genes agem como um diretor de cinema para o seu corpo. Eles direcionam algumas proteínas para serem feitas e outras não. Algumas proteínas são desativadas, enquanto outras são ativadas. Essencialmente, todas essas proteínas são responsáveis ​​por como você olha, fala e até pensa!

Embora nossos alelos individuais (nossas características) possam ser diferentes, os humanos têm essencialmente o mesmo conjunto de genes que carregam esses alelos. Todo o conjunto de genes em um organismo individual é denominado genoma , e o estudo dos genomas é denominado genômica .

O papel da genômica

Somos humanos e não insetos por causa de nossos genomas. Os cães não são gatos porque cada um tem seu genoma único. Embora criem organismos muito diferentes, muitos genomas são incrivelmente semelhantes, como os dos humanos e dos chimpanzés. Na verdade, compartilhamos cerca de 99% de nosso DNA com chimpanzés, embora você não seja necessariamente capaz de dizer isso apenas olhando! Ao estudar e comparar genomas, os cientistas podem aprender muito sobre como diferentes organismos estão relacionados entre si.

Mas também podemos aprender muito sobre nós mesmos. O Projeto Genoma Humano , que era um estudo para determinar a localização e a sequência de cada gene no genoma humano, começou em 1990 em 20 instalações governamentais diferentes em seis países. Este ambicioso projeto acabou mapeando mais de 99% da sequência genômica do DNA humano com 99,999% de precisão. Isso é muito bom! Embora cada ser humano tenha seu próprio genoma, nossos genes são semelhantes o suficiente para que os cientistas pudessem mapear um genoma "geral" para os humanos.

Os benefícios de compreender nosso DNA são numerosos, especialmente para fins médicos. Diversas doenças, como Parkinson e Alzheimer, foram melhor compreendidas por meio do Projeto Genoma Humano, porque essas doenças estão profundamente ligadas à função do gene e à hereditariedade.

Proteômica e proteínas

Com o Projeto Genoma Humano, também aprendemos que a maior parte do nosso DNA não consiste de genes. Na verdade, os humanos têm apenas cerca de 21.000 genes, o que é quase o mesmo número de genes de um verme! Então, por que os humanos são tão mais complexos? Isso tem a ver com o número de proteínas em nossos corpos; temos mais de 100.000!

Assim como um genoma é o conjunto completo de genes de um organismo , um proteoma é o conjunto completo de proteínas de um organismo. Assim como a genômica é o estudo dos genomas, a proteômica é o estudo dos proteomas.

Por que estudar proteínas? Bem, as proteínas são responsáveis ​​por realizar a maioria das atividades e processos celulares do corpo. Isso significa que os cientistas precisam entender quando e onde as proteínas são produzidas naquele organismo para entender por que esse organismo é como é. Descrever a complexidade das proteínas de diferentes organismos pode nos ajudar a ver por que somos capazes de falar, dirigir carros e ter empregos, enquanto os vermes do seu quintal não.

Sequenciamento de genomas

O sequenciamento de genomas e proteomas são tarefas poderosas, de fato, e existem diferentes maneiras de abordar o processo. O Projeto Genoma Humano passou por três etapas. Primeiro, os cientistas criaram um mapa de ligação. Isso mostrou aos cientistas quais genes os humanos têm em comum - basicamente o que nos "une" e mapeia a localização relativa desses genes. Em segundo lugar, eles usaram os dados de ligação para construir um mapa físico do genoma humano. Por fim, eles sequenciaram os pedaços de DNA que haviam sido mapeados, colocando-os todos juntos em ordem, pois isso é o que realmente importa! Apenas saber quais rotas você precisa dirigir para uma viagem de cross country é uma informação inútil, a menos que você saiba em que ordem precisa dirigir essas rotas, certo? O mesmo é verdade para o 'mapa' do genoma humano.

Esse método de mapear o genoma humano fazia sentido lógico e era muito completo. Mas em 1992, outra metodologia foi proposta, chamada de método shotgun do genoma completo . O cientista por trás dessa ideia, J. Craig Venter, propôs que poderíamos pular as duas primeiras etapas - as ligações genéticas e o mapeamento físico - e apenas começar na terceira etapa - o sequenciamento.

Como ele fez isso? Cortando um genoma inteiro e, em seguida, clonando e sequenciando esses fragmentos em uma única etapa. Ele então usou um computador sofisticado para mapear essas sequências curtas em um genoma longo. Por ser um método rápido e barato, os pesquisadores genômicos atualmente o preferem ao invés da abordagem longa e completa. No entanto, muitos cientistas acham que uma abordagem híbrida pode ser ainda melhor porque combinaria as melhores partes de ambos os métodos.

Resumo da lição

A genômica , que é o estudo dos genomas, é uma forma importante de os cientistas estudarem os organismos e como eles se relacionam. Ao comparar genomas de espécies diferentes, podemos aprender muito sobre como somos semelhantes a outros organismos, como chimpanzés e vermes. Também podemos aprender sobre nós mesmos ao compreender melhor as doenças genéticas, como o mal de Parkinson.

Mapear genomas é útil, mas estudar proteínas é ainda mais informativo. Como um genoma é o conjunto completo de genes de um organismo , um proteoma é o conjunto completo de proteínas de um organismo. A proteômica é o estudo dos proteomas e, como as proteínas realizam as atividades e processos celulares, é importante identificar onde e o que estão em diferentes organismos.

Mapear genomas e proteomas dá muito trabalho e existem diferentes abordagens. Os genomas podem ser mapeados sucessivamente por diferentes estágios ou rapidamente em apenas uma etapa. No entanto, existem desvantagens para ambas as abordagens, portanto, um híbrido das duas pode provar ser o melhor método no futuro.

Resultados de Aprendizagem

Após assistir a esta vídeo-aula, você poderá:

  • Descreva como a genômica nos ajuda a entender nossa própria espécie, bem como outras espécies ao nosso redor
  • Detalhe algumas maneiras pelas quais o processo de mapeamento de genomas pode ser realizado
  • Escreva as três etapas do Projeto Genoma Humano
  • Liste coisas específicas que o Projeto Genoma Humano nos ensinou
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