Marcadores moleculares

  Olá pessoal, hoje eu trago alguns apontamentos sobre marcadores moleculares:

Marcadores genéticos

 Existem 3 tipos de marcadores genéticos: 

1. Morfológicos: na maioria das vezes, os marcadores morfológicos só explicam características qualitativas. Estas podem ser, por exemplo, cor de flor, formato de semente e hábito de crescimento; são poucos e influenciados pelo ambiente.
2. Bioquímicos (isoenzimas: diferentes formas moleculares de uma mesma enzima): baseados na atividade enzimática; variabilidade observada como resultado da tradução de RNA em proteínas;
3. Moleculares (identificados por métodos de detecção AFLP, microssatélites, SNPs, etc.): caracterizados pela variação nos nucleotídeos da sequência de DNA, são herdados geneticamente e não são influenciados pelo ambiente; fenótipo molecular.

   Polimorfismos são as variações de sequências de DNA mesmo entre indivíduos. O polimorfismo é responsável pela variabilidade genética, ou seja, pela diferença de características. Variação ou polimorfismo que, numa população segregante, se comportam de acordo com as leis mendelianas e baseia-se na existência de variabilidade e na possibilidade de sua detecção. Dessa forma, podem ser usados como marcadores moleculares.

Características dos polimorfismos genéticos:

• Polimorfismos são herdados;
• Estão em mais de 1% da população e gera um fenótipo; enquanto que as mutações estão em menos de 1% da população;
• São 2 ou mais alelos comuns para um locus: variações coexistentes e comuns;
• Alelos comuns encontrados em mais de 1% dos cromossomos;
• Associado a um fenótipo ''normal'';
• 90% da diferença do genoma entre pessoas;
• Influenciam riscos de doenças complexas (pré-disposição);
• Blocos de haplótipos são combinações de polimorfismos herdados como uma unidade;
• Polimorfismos podem ser: mudanças na sequência do DNA, mas não da proteína; mudanças na sequência da proteína sem mudar função; criação de proteínas com diferentes atividades; proteínas mutantes não funcionais.
• 95% dos polimorfismos ocorrem em regiões não codificantes e intergênicas, 5% ocorrem em regiões codificadoras e podem gerar diferença fenotípica (exemplo: sistemas sanguíneos ABO e RH);
• Podem ser usados como alvos terapêuticos (medicina personalizada), na medicina forense, em testes de paternidade e genética clínica;
• O termo indel refere-se às inserções e deleções de base no genoma do organismo;
• Como marcadores moleculares, os polimorfismos indicam suscetibilidade, pois SNPs (polimorfismos de nucleotídeo único) encontrados numa população podem indicar que um alelo que aumenta o risco de desenvolvimento de uma doença pode estar perto (blocos de haplótipos, se próximos são herdados juntos).

Marcadores moleculares baseados no rendimento

 Os marcadores moleculares baseados no rendimento são definidos de acordo com a quantidade de loci genotipados por vez. Podem ser:

• Low trhoughtput genotyping (Genotipagem de baixo rendimento): Permite genotipar poucos loci por vez.
• High throughput genotyping (Genotipagem de alto rendimento): genotipam milhares de loci simultaneamente.

Esses marcadores diferenciam-se pela capacidade em discriminar alelos. Esta é uma característica bastante importante, de acordo com o estudo a ser realizado.

Marcadores moleculares baseados no modo de ação gênica

• Marcadores moleculares dominantes: possibilitam a identificação da presença ou ausência de um determinado alelo.
• Marcadores moleculares codominantes: possibilitam diferenciar indivíduos homozigotos e heterozigotos, diferentemente dos marcadores dominantes.

Marcadores moleculares baseados no método de detecção

 A principal categoria de classificação dos marcadores moleculares é baseada no método de detecção que pode ser de três diferentes maneiras:

• Hibridação: RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphisms);
• PCR (Polymerase Chain Reaction): RAPD (Randomly amplified polymorphic DNA), AFLP (Amplified Fragment Lenght Polymorphism), ISSR (Inter Sequence Simple Repeats), Microssatélites (SSR – Simple Sequence Repeat);
• Sequenciamento: SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms), DArT (Diversity array technology).

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism): polimorfismo de comprimento de fragmentos de restrição

 Primeiro marcador molecular a ser desenvolvido. Produz fragmentos do genoma, mas sem sequenciamento genético. A obtenção do DNA ocorre por clivagem através de enzimas de restrição.

 Enzimas de restrição: endonucleases originalmente isoladas de microrganismos que usam tesouras moleculares para se defender da invasão de DNA exógeno, principalmente através de vírus. Reconhecem sequências nucleotídicas específicas e cortam o DNA, o local onde a molécula de DNA é clivada pela enzima recebe o nome de sítio de restrição.

 Baseia-se numa diferença nas sequências homólogas de DNA que podem ser detectadas pela presença de fragmentos de diferentes comprimentos após digestão das amostras de DNA em questão com endonucleases de restrição específicas. RFLP , como marcador molecular, é específico para uma única combinação clone/enzima de restrição.

 A maioria dos marcadores RFLP são codominantes (ambos os alelos na amostra heterozigótica serão detectados) e altamente específicos do locus.

Uma sonda RFLP é uma sequência de DNA marcada que hibridiza com um ou mais fragmentos da amostra de DNA digerida após serem separados por eletroforese em gel, revelando assim um padrão de transferência único característico de um genótipo específico em um locus específico. Clones de DNA genômico ou cDNA curtos, de cópia única ou baixa são normalmente usados ​​como sondas RFLP.

As sondas RFLP são frequentemente utilizadas no mapeamento do genoma e na análise de variações (genotipagem, análise forense, testes de paternidade, diagnóstico de doenças hereditárias, etc.).

SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms): polimorfismos de nucleotídeo único

Os polimorfismos de nucleotídeo único, chamados de SNPs (pronuncia-se "snips"), são o tipo de variação genética mais comum entre pessoas.

Cada SNP representa uma diferença em um único nucleotídeo. Os SNPs acontecem normalmente no DNA de uma pessoa, geralmente uma vez em cada 1000 nucleotídeos, em média. Isso significa que, em média, existem cerca de 4 a 5 milhões de SNPs no genoma de uma pessoa.

 Essas variações podem ser únicas ou ocorrerem em vários indivíduos. Cientistas já descreveram mais de 100 milhões de SNPs na população mundial. Geralmente, essas variações são encontradas no DNA entre os genes. 

 Elas podem agir como marcadores biológicos, ajudando cientistas a localizar genes que são associados com doenças. Quando um SNP acontece dentro de um gene ou numa região regulatória, próxima a um gene, pode ter um papel mais direto em doenças, afetando a função do gene. A maioria dos SNPs não têm efeito na saúde ou no desenvolvimento fetal.

 Porém, algumas dessas diferenças genéticas se mostraram importantes no estudo da saúde humana. Pesquisadores já descobriram SNPs que podem ajudar a predizer a resposta de uma pessoa a determinados medicamentos. Os SNPs também podem ser usados para buscar genes relacionados a doenças hereditárias em uma família. Eles podem ser usados em pesquisas, associados a doenças mais complexas como doenças cardiovasculares, diabetes e câncer.

Referências

Marcadores moleculares. In: USP e-disciplinas. Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4154846/mod_resource/content/1/Aula%2010%20-%20Marcadores%20Moleculares_2017.pdf>. Acesso em: 26 set. 2023.

LORENZONI, R. M. Os marcadores moleculares e suas aplicações. In: LaborGene - AgroGenética. Disponível em: <https://www.laborgene.com.br/marcadores-moleculares/>. Acesso em: 26 set. 2023.

Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP). In: National Library of Medicine. Disponível em: <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/probe/docs/techrflp/>. Acesso em: 26 set. 2023.

CÂMARA, B. O que são Polimorfismos de Nucleotídeo Único (SNPs). In: Biomedicina Padrão. Disponível em: <https://www.biomedicinapadrao.com.br/2020/02/o-que-sao-polimorfismos-de-nucleotideo.html>. Acesso em: 26 set. 2023.