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Genoma

A tabela periódica dos seres vivos
A palavra genoma diz respeito a uma realidade conhecida desde meados do séc. XX. O genoma é o conjunto de genes de uma espécie determinada. O genoma de cada ser vivo corresponde a uma sequência ordenada, a partir da qual podem ser conhecidas as informações que definem o ser ao longo do seu ciclo de vida.
Graças às técnicas de análise molecular e de informática foi possível obter descrições completas da constituição do DNA, molécula que forma o genoma, abrindo o caminho para começar a investigar sistematicamente a constituição dos genes, a sua expressão e os mecanismos de fabricação das proteínas, bem como de produtos da ativação dos genes. Esta realização representou a abertura de uma nova era do conhecimento biológico.
As novas técnicas
Na pesquisa do genoma, o objetivo era obter a sequência das bases nitrogenadas do DNA de um ser vivo. Não obstante, o conhecimento da sequência de bases não se traduz no conhecimento da sequência de genes, dado que apenas uma parte do genoma constitui genes codificadores.
Fracionamento do DNA
O DNA do ser vivo a ser sequenciado é tratado com as chamadas enzimas de restrição, que são enzimas que cortam o DNA em pontos conhecidos. Cada cromossomo da espécie estudada é analisado separadamente.
Clonagem
Cada um dos fragmentos obtidos mediante a técnica de fracionamento de DNA é inserido no meio do material genético de uma bactéria, permitindo, assim, obter clones, ou seja, diversas cópias do mesmo fragmento, que são geradas quando as bactérias se reproduzem.
Essa etapa, hoje em dia, também pode ser feita sem o auxílio da colônia de bactérias, mas utilizando somente enzimas que conseguem realizar a replicação do DNA. Essa técnica é conhecida como amplificação gênica.
Mapeamento
O mapeamento genômico pretende reconstruir a sequência completa do DNA do ser vivo a partir dos fragmentos obtidos. Para isso, são utilizadas sequências curtas que servem como referência, dado que se conhece a sua localização. Usando estas sequências como referências, sobrepõem-se os fragmentos, fato que constitui um primeiro passo para a sua ordenação.
Sequenciamento
Os fragmentos de DNA desnaturalizados, isto é, com as duas cadeias da molécula separadas, são reproduzidos a partir da utilização de uma enzima polimerase e de uma sequência de início (denominada primer). No meio onde esses fragmentos de DNA estão sendo reproduzidos, são colocados diversos nucletídios normais para serem utilizados, mas também são colocados nucleotídios modificados. Esses nucleotídios modificados, além de pararem a reprodução da cópia do DNA, também são marcados com um fluoróforo (molécula fluorescente).
Assim, serão formados, aleatoriamente, diversos fragmentos de DNA de diferentes tamanhos e com diferentes marcados fluorescentes em suas pontas. Em seguida, os fragmentos de DNA são separados por ordem de tamanho (por meio de um processo chamado eletroforese). Observando a sequência fluorescente formada, é possível saber qual a sequência de bases daquele segmento de DNA.
Análise computadorizada
As sequências obtidas são tratadas com potentes programas de computador, permitindo a ligação de todas as sequências formadas e a produção de uma única sequência contínua, que será a sequência do DNA.
Organismos sequenciados
Todos os organismos podem ter seus DNAs sequenciados. O sequenciamento de todas as espécies (existem muito mais de 1.000.000 de espécies) é um trabalho imenso e que deve-se fazer a longo prazo. Iniciou-se o sequenciamento de espécies simples, unicelulares e, em muitos casos, procariotas, por uma óbvia razão de simplicidade, mas o principal objetivo foi sempre o sequenciamento do genoma humano, que finalmente se conseguiu (tal feito foi anunciado em 2003).
O interesse em sequenciar bactérias, além da sua relativa simplicidade estrutural, está no fato de que o sequenciamento permitiria o acesso aos genes que se ocupam de mecanismos metabólicos muito diversos desses seres, o que desperta muito interesse científico e econômico.
Calcula-se que o número de genes da espécie humana esteja entre 30.000 e 40.000.
Genes comuns e genes essenciais
A partir do momento em que se começou a dispor de informação sobre genomas de diferentes espécies gerou-se um interesse específico para estabelecer comparações que permitissem ver que tipos de coincidências e diferenças se davam entre espécies próximas ou não tão próximas.
Por um lado, esta comparação surpreendeu ao evidenciar menos diferenças do que se esperava. Por outro lado, dado que o metabolismo apresenta grandes coincidências entre todos os seres vivos, era previsível que os genes destinados a assegurar o funcionamento básico do indivíduo fossem relativamente comuns.
Contudo, ocorrem outros aparentes paradoxos, como o fato de existirem grandes diferenças entre o DNA de duas plantas que são muito semelhantes fisicamente, por exemplo.
Além destes dados, a comparação dos genomas levou a determinar os que se poderiam considerar genes essenciais para constituir um ser vivo.
Para assegurar o mínimo vital seriam precisos 260 genes que se distribuiriam da seguinte maneira: 95 para traduzir a informação genética em proteínas, 34 para fabricar as enzimas necessárias para extrair energia dos nutrientes, 25 para o metabolismo dos nucleotídios, 18 para a duplicação do material genético durante a divisão celular, 13 para assegurar a arquitetura das proteínas, 9 para a tradução de DNA a RNA, 8 para consertar o DNA, 8 para sintetizar coenzimas, 8 para a produção de polissacarídios de cápsulas e membranas, 7 para a síntese de aminoácidos, 6 para a síntese de lipídios, 5 para a construção de canais iônicos, 5 para assegurar o trânsito de material pela membrana e, por fim, 18 genes para tarefas variadas, pouco específicas.
Pesquisas sobre o genoma humano
A pesquisa sobre o genoma deve percorrer um longo caminho para esclarecer as complicadas interações que ele encerra no seu funcionamento. Para isso, existem diferentes protocolos.
Ressequenciamento de rotina
Como em cada espécie o genoma básico se apresenta em versões poligênicas (existem variações genéticas em diferentes organismos da mesma espécie), a identificação deste poligenismo precisa, para cada região do genoma, da sequência de uma dúzia de indivíduos saudáveis e doentes para aquela porção. Com estudos baseados nesta identificação de grupo poderia obter-se uma visão previsivelmente completa das variações da sequência genômica dentro de uma mesma espécie.
Identificação das variantes comuns de cada gene
Este protocolo permitiria compreender por que determinadas variantes criam um terreno fácil para algumas afecções, ou seja, criam suscetibilidade. Um exemplo é o caso do gene da apolipoproteína E, que possui três variantes principais (E2, E3 e E4) que parecem poder explicar uma parte significativa do risco de sofrer da doença de Alzheimer, assim como algumas doenças cardiovasculares.
Comparação de sequências entre espécies diferentes
Este imenso trabalho tem por objetivo a compreensão da evolução. Durante bilhões de anos, a evolução realizou um trabalho molecular que poderia ser clarificado em um estudo comparativo. Em neurologia, por exemplo, foram sugeridos alguns aspectos desconcertantes ao se comparar o número de genes e o de neurônios.
Estudo da construção dos RNA mensageiros
Conhecem-se genes que originam milhares de isoformas de uma proteína determinada. Isso indica que um gene pode ser lido de muitas formas, que, no momento, são impossíveis de precisar. É necessário, portanto, o imenso trabalho de estabelecer para cada gene a determinação do circuito completo da sua resposta na tradução da informação.
Precisão das formas de construção das proteínas
Trata-se do Projeto Proteoma, que consolidaria o caminho iniciado embrionariamente pela compreensão da arquitetura proteica. Parece, por exemplo, que entre 20% e 30% dos genes codificam proteínas de membrana, peças-chave no metabolismo dos seres vivos, já que permitem compreender a natureza dos canais que controlam a entrada e a saída de materiais da célula. Além disso, estas proteínas apresentam um enorme interesse farmacológico, pois funcionam como lugares de acesso para as drogas.
O Projeto Proteoma tem se mostrado bem mais complexo que o Projeto Genoma e ainda está longe de ser concluído.
Aplicações médicas
O conhecimento do genoma pode trazer contribuições muito importantes tanto no que se refere ao conhecimento das patologias humanas e dos seres vivos em geral, como à possibilidade de desenvolver medicamentos para o seu tratamento ou recorrer a métodos de engenharia genética.
Todas as pessoas têm os mesmos genes, independentemente da cor da sua pele; a diferença reside na combinação da variante de cada gene e na sua expressão específica.
Em relação ao conhecimento da herança genética, até o presente tinha sido relativamente bem-sucedida a procura das bases genéticas das doenças que apresentavam caracteres mendelianos típicos, ou seja, referidos a um gene cuja localização podia ser determinada por técnicas analíticas bem-dominadas. Existem, não obstante, muitas doenças, como a de Alzheimer e o diabetes, que não podem ser associadas a modelos de herança genética mendeliana, mas que se devem interpretar segundo modelos poligênicos ou multifatoriais.
Para estas doenças, será provavelmente a aliança das técnicas genéticas com as computacionais o que vai permitir conhecer a sua referência genética.
Uma aplicação concreta da farmacogenética é a possibilidade de se entender por que determinados medicamentos apresentam efeitos muito desiguais sobre as pessoas que os tomam.
Estão sendo desenvolvidos chips de DNA que permitem identificar as particularidades de genomas individuais. Estes biochips consistem em placas especialmente preparadas que contêm genes de referência e que, ao serem banhadas com os genes de um indivíduo, detectam as mutações de interesse.
Outro passo importante das aplicações médicas derivadas do conhecimento do genoma é o desenvolvimento de diversos tipos de terapias gênicas.
Aspectos sociais
O impacto social das consequências do Projeto Genoma é enorme, especialmente no que se refere à ética e à legislação.
Prevenção e eugenia
A prevenção de determinados problemas genéticos pode trilhar os mesmos caminhos de uma provável eugenia. A possibilidade de detecção precoce de algumas anomalias por meio do controle dos genes em células embrionárias pode levar a discussões, pensamentos e atitudes que forcem e até mesmo ultrapassem a fronteira entre o correto e o antiético.
A eugenesia é admitida de fato por muitas sociedades através do diagnóstico embrionário.
Economia, poder e patentes
O desejo de patentear os conhecimentos sobre o genoma manifestou-se a partir do momento em que se comprovou o êxito do seu processo de decodificação. Já se levantam algumas vozes em defesa da divulgação do conhecimento científico, mas os grandes investimentos já realizados exigem a contrapartida da exploração comercial por sistema de patentes.
Privacidade e riscos
Uma das exigências fundamentais éticas unidas ao exercício da medicina foi a garantia de privacidade. A perda de privacidade comporta riscos muito concretos que não só afetam a imagem da pessoa, mas também as suas perspectivas socioeconômicas em sociedades complexas que se baseiam em seguros de saúde e de vida.
No Reino Unido prepararam-se testes genéticos prévios que condicionam contratos de seguros para a doença de Huntington, o câncer de mama, certas formas do mal de Alzheimer, a polipose familiar adenomatosa, a distrofia muscular, a esclerose múltipla e algumas neuropatias. Na Islândia, o Estado vendeu os dados genéticos de toda a população a uma empresa interessada em realizar pesquisas genéticas, o que pode ter indubitável interesse, mas que se associa a riscos importantes de romper o pacto de privacidade aliado à gestão do capital biológico.

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