Em 2003, a história foi feita. Pela primeira vez, o genoma humano foi sequenciado. Desde então, as melhorias tecnológicas permitiram ajustes, ajustes e acréscimos, tornando o genoma humano o genoma de vertebrado mais preciso e completo já sequenciado.
No entanto, algumas lacunas permanecem – incluindo os cromossomos humanos. Em geral, temos uma boa compreensão deles, mas ainda existem algumas lacunas nas seqüências. Agora, pela primeira vez, os geneticistas fecharam algumas dessas lacunas, dando-nos a primeira sequência completa, livre de lacunas, de ponta a ponta (ou telômero para telômero) de um cromossomo X humano.
A conquista foi possibilitada por uma nova técnica chamada seqüenciamento de nanoporos, que permite leituras ultra longas das cadeias de DNA, proporcionando uma montagem mais completa e seqüencial.
Isso contrasta com as técnicas anteriores de seqüenciamento, nas quais apenas seções curtas podem ser lidas por vez. Anteriormente, os geneticistas tinham que juntar essas seções como um quebra-cabeça.
Enquanto eles eram muito bons nisso, as peças tendem a ter a mesma aparência, por isso é muito complicado saber se você está fazendo o certo – não apenas na ordem certa, mas quantas repetições existem na sequência. E, é claro, existem pequenas lacunas.
“Estamos começando a descobrir que algumas dessas regiões onde houve lacunas na sequência de referência estão realmente entre as mais ricas em variações nas populações humanas, por isso perdemos muitas informações que podem ser importantes para entender a biologia humana e “, disse Karen Miga, bióloga de DNA por satélite do Instituto de Genômica Santa Cruz da Universidade da Califórnia.
É aí que entra o seqüenciamento de nanoporos. Consiste em um nanoporo de proteína – um buraco em nanoescala – instalado em uma membrana eletricamente resistente. A corrente é aplicada à membrana, que passa através dos nanoporos. Quando o material genético é alimentado no nanoporo, a mudança na corrente pode ser traduzida em uma sequência genética.
Melhor ainda, essa tecnologia reduz a dependência da reação em cadeia da polimerase, uma técnica que amplifica o DNA criando milhões de cópias.
Foi essa técnica que Miga e sua equipe usaram para estudar o DNA obtido de um tipo raro de tumor uterino benigno, uma mola hidatiforme, juntamente com outras tecnologias de seqüenciamento – Illumina e PacBio – para garantir que o resultado final fosse o mais completo possível.
“Usamos um processo iterativo em três plataformas diferentes de sequenciamento para polir a sequência e alcançar um alto nível de precisão”, disse Miga. “Os marcadores exclusivos fornecem um sistema de ancoragem para leituras ultra longas e, depois de ancoradas, é possível usar vários conjuntos de dados para chamar cada base”.
Mesmo com essas cópias de segurança, no entanto, ainda existem algumas lacunas – principalmente no centrômero, a estrutura que liga as cromátides: fios em forma de fio nos quais um cromossomo se divide. Essa região é vital para a mitose – mas também é muito complexa. No cromossomo X, é uma região altamente repetitiva que abrange 3,1 milhões de pares de bases de DNA.
Os pesquisadores foram capazes de resolver essa estrutura notoriamente complicada, procurando pequenas variações nas repetições. Essas variações permitiram aos cientistas alinhar e conectar as longas leituras para formar uma sequência completa para o centrômero.
“Para mim, a ideia de que podemos montar uma repetição em tandem de 3 megabases é simplesmente alucinante”, disse Miga. “Agora podemos alcançar essas regiões repetidas, cobrindo milhões de bases que antes eram consideradas intratáveis”.
Essa abordagem rigorosa permitiu à equipe fechar todas as 29 lacunas na referência atual do cromossomo X. É um grande passo em frente no projeto mapear completamente o genoma humano.
“Nossos resultados demonstram que o acabamento de todo o genoma humano está agora ao nosso alcance”, escreveram os pesquisadores em seu artigo “, e os dados aqui apresentados permitirão esforços contínuos para concluir os cromossomos humanos restantes”.
Publicado em 16/07/2020 09h21
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