Sequenciamento de DNA
Sequenciamento de DNA , técnica usada para determinar o nucleotídeo sequência de GOTA (ácido desoxirribonucleico). A sequência de nucleotídeos é o nível mais fundamental de conhecimento de um gene ou genoma. É o projeto que contém as instruções para a construção de um organismo, e nenhuma compreensão da função genética ou evolução poderia ser completo sem obter essas informações.
Moléculas de DNA DNA. Encyclopædia Britannica, Inc.
Tecnologia de sequenciamento de primeira geração
As chamadas tecnologias de sequenciamento de primeira geração, que surgiram na década de 1970, incluíam o método Maxam-Gilbert, descoberto e nomeado em homenagem aos biólogos moleculares americanos Allan M. Maxam e Walter Gilbert, e o método Sanger (ou método didesoxi), descoberto por O bioquímico inglês Frederick Sanger. No método Sanger, que se tornou o mais comumente empregado das duas abordagens, as cadeias de DNA foram sintetizadas em uma fita modelo, mas o crescimento da cadeia foi interrompido quando um dos quatro possíveis nucleotídeos didesoxi, que não possuem um grupo hidroxila 3 ', foi incorporado, desse modo impedindo a adição de outro nucleotídeo. Foi produzida uma população de moléculas de DNA truncadas e aninhadas que representava cada um dos locais daquele nucleotídeo específico no DNA molde. As moléculas foram separadas de acordo com o tamanho em um procedimento chamado eletroforese, e a sequência de nucleotídeos inferida foi deduzida por um computador . Posteriormente, o método foi realizado em máquinas de sequenciamento automatizadas, nas quais as moléculas de DNA truncadas, marcadas com marcadores fluorescentes, foram separadas por tamanho em capilares de vidro finos e detectadas por laser excitação.
Na eletroforese em gel, um campo elétrico é aplicado a uma solução tampão cobrindo um gel de agarose, que possui fendas em uma extremidade contendo amostras de DNA. As moléculas de DNA carregadas negativamente viajam através do gel em direção a um eletrodo positivo e são separadas com base no tamanho à medida que avançam. Encyclopædia Britannica, Inc.
Tecnologia de sequenciamento de última geração
As tecnologias de sequenciamento de próxima geração (massivamente paralelas ou de segunda geração) suplantaram amplamente as tecnologias de primeira geração. Essas novas abordagens permitem que muitos fragmentos de DNA (às vezes na ordem de milhões de fragmentos) sejam sequenciados de uma vez e são mais econômicas e muito mais rápidas do que as tecnologias de primeira geração. A utilidade das tecnologias de próxima geração foi melhorada significativamente pelos avanços na bioinformática que permitiram um maior armazenamento de dados e facilitado a análise e manipulação de conjuntos de dados muito grandes, geralmente na faixa de gigabases (1 gigabase = 1.000.000.000 de pares de bases de DNA).
Aplicações de tecnologias de sequenciamento de DNA
O conhecimento da sequência de um segmento de DNA tem muitos usos. Primeiro, ele pode ser usado para encontrar genes, segmentos de DNA que codificam para um determinado proteína ou fenótipo . Se uma região do DNA foi sequenciada, ela pode ser rastreada quanto a características características dos genes. Por exemplo, quadros de leitura aberta (ORFs) - sequências longas que começam com um códon de início (três adjacente nucleotídeos; a sequência de um códon dita aminoácido produção) e não são interrompidos por códons de parada (exceto por um em sua terminação) - sugerem uma região codificadora de proteína. Além disso, os genes humanos são geralmente adjacentes às chamadas ilhas CpG - aglomerados de citosina e guanina, dois dos nucleotídeos que compõem o DNA. Se um gene com um fenótipo conhecido (como um gene de doença em humanos) é conhecido por estar na região cromossômica sequenciada, os genes não atribuídos na região se tornarão candidatos para essa função. Em segundo lugar, as sequências homólogas de DNA de diferentes organismos podem ser comparadas a fim de traçar as relações evolutivas dentro e entre as espécies. Terceiro, uma sequência de genes pode ser rastreada para regiões funcionais. Para determinar a função de um gene, vários domínios podem ser identificados que são comuns a proteínas de função semelhante. Por exemplo, certas sequências de aminoácidos dentro de um gene são sempre encontradas em proteínas que abrangem um membrana celular ; esses trechos de aminoácidos são chamados de domínios transmembrana. Se um domínio transmembrana for encontrado em um gene de função desconhecida, isso sugere que a proteína codificada está localizada na membrana celular. Outros domínios caracterizam as proteínas de ligação ao DNA. Vários bancos de dados públicos de sequências de DNA estão disponíveis para análise por qualquer indivíduo interessado.
Sequenciamento de DNA Uma sequência de nucleotídeos determinada usando tecnologias de sequenciamento de DNA. Photodisc / Thinkstock
As aplicações das tecnologias de sequenciamento de próxima geração são vastas, devido ao seu custo relativamente baixo e capacidade de alto rendimento em larga escala. Usando essas tecnologias, os cientistas foram capazes de sequenciar rapidamente genomas inteiros (sequenciamento do genoma completo) de organismos, para descobrir genes envolvidos em doenças e para compreender melhor a estrutura genômica e diversidade entre as espécies em geral.
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