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Projeto Genoma Humano

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by

Arthur Cavalcante

on 31 October 2012

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Transcript of Projeto Genoma Humano

Projeto Genoma Humano A História do PGH A possibilidade de sequenciar o genoma foi considerada pela 1ª vez em meados de 1980.

Em 1985, Charles DeLisi propôs a realização do projeto pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos.

James Watson, em 1986 expôs a ideia no laboratório de Cold Sprig Harbor. Charles DeLisi James Watson A História do PGH Wally Gilbert fez a 1ª estimativa de custos: 3 bilhões de dólares.

Em 1987, Wally Gilbert anuncia seu plano de fundar a Genome Corporation.

Em outubro de 87 o colapso da bolsa pôs fim ao plano de Gilbert. A história do PGH A Academia Nacional de Ciências concebeu um plano para o Projeto Genoma Humano.

O sequenciamento seria protelado enquanto se aperfeiçoavam as tecnologias envolvidas.

O sequenciamento de genomas mais simples seria efetuado para aprimorar os métodos. O que são Genes? As moléculas de DNA dos cromossomos contêm “receitas” para a fabricação de todas as proteínas da célula. Cada “receita” é um gene. Portanto, o gene é uma sequencia de nucleotídeos do DNA que pode ser transcrita em uma versão de RNA e consequentemente traduzida em uma proteína. O Projeto Genoma Humano (PGH) consistiu num esforço internacional para o mapeamento do genoma humano e a identificação de todos os nucleotídeos que o compõem.

O principal objetivo do Projeto Genoma Humano foi o de gerar sequência de DNA de boa qualidade para os cerca de 3 bilhões de pares de bases e identificar todos os genes humanos. As principais metas do Projeto Genoma Humano foram:
Identificar todos os genes humanos;
Determinar a sequência dos cerca de 3,2 bilhões de pares de bases que compõem o genoma do Homo sapiens;
Armazenar a informação em bancos de dados;
Desenvolver ferramentas de análise dos dados;
Transferir a tecnologia relacionada ao Projeto para o setor privado; O Consórcio Nos primórdios do Projeto instituiu-se um modelo de colaboração;

Os Estados Unidos coordenariam o empreendimento e realizariam mais da metade do trabalho. O restante seria levado a cabo principalmente no Reino Unido, França, Japão e Alemanha.

Os centros de mapeamento - US:

Universidade Washington – St. Louis;
Universidade Washington – Stanford;
Universidade da Califórnia – San Francisco;
Universidade de Michigan – Ann Arbor;
MIT – Cambridge;
Faculdade de Medicina Baylor – Houston;
Walnut Creek – Califórnia (Dep. Energia); O Sequênciamento O método de seqüenciamento de DNA utilizado foi o de Fred Sanger, desenvolvido em meados dos anos 1970;

Utilização de Bases didesoxi;

Lee Hood, no Caltech, desenvolveu a automação do seqüenciamento. Reação em cadeia da polimerase Por métodos químicos, sintetizam-se 2 primers (pequenos trechos de um filamento único de DNA, geralmente por volta de 20 pares de base de comprimento) que correspondem em sequencia a regiões que acompanham a parte do DNA que estamos interessados.
Esses primers agrupam nosso gene. Então adicionamos os primers para o nosso modelo de DNA, o qual foi extraído a partir de uma amostra de tecido. Quando o DNA é aquecido até 95 °C, os dois filamentos se separam. Isto permite que cada primer ligue-se aos trechos de vinte pares de bases do modelo cujas sequências são complementares à do primer. Temos assim formado dois pequenos 20 pares de bases ilhas de DNA de cadeia dupla ao longo de uma cadeia simples. A polimerase faz uma cópia complementar do modelo de DNA a partir de cada primer, e, portanto, a cópia da região alvo. Ao final desse processo o total do trecho de DNA alvo terá dobrado.
Depois de 25 ciclos como esse (algo feito em menos de duas horas, já que o processo é automatizado) teremos um aumento de 225 na quantidade de DNA em foco. Todo esse trabalho é necessário porque quando você vai sequenciar um determinado gene, precisará de grandes quantidades dele. O Projeto Genoma Privado Em 1998 Craig Venter abandonou o TIGR e fundou a Celera Genomics;

O plano: sequenciar todo o genoma humano pela abordagem “shotgun” usando trezentas PRISM 3700 e a maior concentração de potência computacional do mundo fora do Pentágono;

O projeto levaria 2 anos e custaria entre 200 e 500 milhões de dólares. O rascunho de 2000 Em junho de 2000, com muita pompa e excitamento, os cientistas anunciaram o término do primeiro rascunho do genoma humano.

As primeiras análises dos detalhes foram publicados em fevereiro de 2001 nas revistas Science e Nature.

As sequências de ótima qualidade foram completadas em abril de 2003, marcando o final do Projeto Genoma Humano – 2 anos antes do prazo inicialmente estipulado. Essa primeira visão do genoma humano produziu uma enorme quantidade de informação e mostrou algumas surpresas.

Muito ainda permanece para ser entendido nesse mar de informação, como concluído pelos cientistas envolvidos nesses estudos: “..quanto mais aprendemos sobre o genoma humano, mais há para ser explorado.” Alguns resultados obtidos na primeira publicação da sequência:

O genoma humano contem 3,2 bilhões de nucleotídeos;
O tamanho médio dos genes é de 3.000 bases, mas varia muito, sendo o maior deles o gene da distrofina com 2,4 milhões de pares de bases;
A função de cerca de 50% dos genes descobertos é desconhecida;
A sequência do genoma humano é 99,9% exatamente a mesma em todas as pessoas; Cerca de 2% do genoma codifica instruções para a síntese de proteínas;
Sequências repetidas que não codificam proteínas constituem mais do que 50% do genoma humano;
Não são conhecidas as funções para as sequências repetidas, mas elas ajudam a entender a estrutura e a dinâmica dos cromossomos. Através dos anos essas repetições reformulam o genoma rearranjando-o, criando desse modo genes inteiramente novos ou modificando genes já existentes;
Mais do que 40% das proteínas humanas preditas compartilham similaridade com as proteínas de moscas e de vermes; O cromossomo 1 (o maior do genoma humano) tem o maior número de genes 3.168 e o cromossomo Y, o menor 344;

Algumas sequências gênicas específicas foram associadas com numerosas doenças e disfunções, incluindo câncer de mama, doenças musculares, surdez e cegueira;

Os cientistas localizaram, no genoma humano, milhares de locais nos quais há diferença de apenas uma base. Essa informação promete revolucionar o processo de encontrar sequências de DNA associadas com doenças muito comuns tais como disfunções cardiovasculares, diabetes, artrite e câncer. Tratamentos utilizando a Genética O DNA está na base de quase todos os aspectos da saúde humana, tanto no estado saudável como no caso de doenças e disfunções. A obtenção de um quadro detalhado de como os genes e outras sequências de DNA trabalham juntos e interagem com fatores ambientais levarão a descoberta de vias envolvidas nos processos normais e na patogênese das doenças. Alguns desenvolvimentos transformadores feitos a partir da genética são descritos a seguir. Testes genéticos Os testes com base no DNA estão entre as primeiras aplicações comerciais das novas descobertas da genética. O teste de genes pode ser usado para diagnosticar e confirmar doenças, mesmo em indivíduos assintomáticos; fornecer informações sobre prognósticos da doença, e com vários graus de precisão, predizer o risco futuro de doenças em indivíduos sadios e em seus descendentes. Farmacogenômica: abandonando a terapia “tamanho único para todos” Na próxima década, os pesquisadores começarão a correlacionar variações na sequência do DNA a identificação de subgrupos de pacientes, a respostas a tratamentos médicos e passarão a desenvolver drogas especialmente desenhadas para essa população. A disciplina que mistura a farmacologia e a genômica é chamada farmacogenômica. Terapia gênica A possibilidade de usar o próprio gene para tratar uma doença ou melhorar alguns de seus sintomas captou a imaginação do público e da comunidade biomédica. Esse enorme campo experimental de pesquisa – transferência de genes ou terapia gênica – tem potencial para o tratamento, e mesmo para a cura, de determinadas doenças genéticas ou adquiridas como câncer, AIDS, por meio do uso de genes normais para suplementar ou substituir os genes defeituosos. Mapeamento da variabilidade humana Pequenas variações nas sequências de nosso DNA podem ter o maior impacto na suscetibilidade de desenvolver ou não uma doença e em nossas respostas a fatores ambientais como infecção por micróbios, toxinas e drogas.

Um dos tipos mais comuns de variação de sequência é o polimorfismo de nucleotídeos únicos (SNP – single nucleotide polymorphism). SNPs são sítios no genoma humano nos quais indivíduos diferentes diferem na sequência de DNA, frequentemente, em um único par de bases.

Por exemplo, uma pessoa pode ter um A enquanto outra tem um C e assim por diante.

Os cientistas acreditam que o genoma humano tem
pelo menos 10 milhões de SNPs, e eles geram diferentes tipos de mapas desses sítios, os quais podem ocorrer em regiões gênicas ou não gênicas. Mapeamento da variabilidade humana “... O genoma, por mais assombroso que seja, é muito mais do que um monumento à nossa sagacidade tecnológica... é um avanço sem precedentes do nosso entendimento do que nos distingue biologicamente de outras espécies – daquilo que, em outras palavras, nos torna humanos.”
James Watson
(adaptado de “DNA: the secret of life”) 1)A primeira coisa a se fazer é cortar sequencias de DNA em tamanhos mais manuseáveis usando enzimas especiais.

2)Os fragmentos são então múltiplicados pela reação em cadeia da polimerase, produzindo milhões de cópias, fornecendo uma quantidade maior do material bruto a ser trabalhado.

3)Os fragmentos clonados são divididos em quatro suluções especiais. Cada uma delas contém reagentes químicos que reconhecem cada base. Quando uma base em particular é localizada ela recebe uma etiqueta fluorescente.

4)Os fragmentos etiquetados são canalizados em finos tubos preenchidos de gel. Uma carga elétrica vai guiando os fragmentos lentamente através dos tubos. Os fragmentos menores chegam antes dos maiores, portanto eles são organizados de acordo com seu tamanho.

5)Após todos os fragmentos diferentes terem sidos separados e cada um é um par de base maior do que o próximo. Então as etiquetas fluorescentes podem ser lidas por um lazer, dando a sequencia genetica para aquele pedaço de DNA.
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