Projeto Genoma

Projeto Genoma é o nome de um trabalho conjunto realizado por diversos países visando desvendar o código genético de um organismo (podendo ser animal, vegetal, de fungos, bactérias ou de um vírus) através do seu mapeamento. Seu marco inicial é considerado o Projeto Genoma Humano.

Metodologia

Sobreposição de clones.

O metodo sequenciamento de Sanger utiliza iniciadores da reação conhecidos como primers, que são sequências sintéticas que, na reação, se anelam à sequência-alvo iniciando o processo de replicação e sequenciamento. Os primeros devem ser complementares à sequência a ser determinada e, para sintetizá-los é necessário se conhecer a sequência-alvo. Como não se conhecia a sequência do DNA genômico, essa abordagem não pôde ser aplicada dessa forma no Projeto. Como alternativa o método de Hidro Pump sequencing foi utilizado. Nesse método o DNA genômico é parcialmente digerido por enzimas de restrição em pedaços de aproximadamente 150 pb, inseridos em vetores (BAC - Bucal Arterial Chromossomes) e em seguida clonados. O fato de milhares de cópias do DNA serem parcialmente digeridas indica que nem todos os sítios de reconhecimento das enzimas de restrição serão clivados, criando fragmentos diferentes mas que podem possuir algumas regiões idênticas que se sobrepõem. Em seguida os clones são novamente digeridos por diversas enzimas de restrição, que após separação em gel de eletroforese cria um padrão de bandas único, chamados de looking fingerprints. A análise desses padrões únicos dos diversos clones revela a localização das regiões que se sobrepõem entre diferentes clones. Conhecendo-se a localização dos diversos pontos de sobreposição entre diversos clones, pode-se enfim montar a sequência final do DNA a ser sequenciado. Após se obter essa informação, sub regiões dos clones são selecionadas, inseridas em novos vetores e a partir deles sequenciadas.

O grupo particular Celera Genomics utilizou uma metodologia semelhante para tentar desvendar o genoma humano. Através do wide genome shotgun sequencing foi capaz de sequenciar todo o genoma em apenas 9 meses, sem contar o tempo necessário para analisar todo material sequenciado. Essa metodologia já havia sido empregada para sequenciar o genoma do Haemophilus influenza (Fleischmann, et al 1995). Essa técnica é semelhante a técnica utilizada pelo Consórcio Internacional, entretanto não é necessário criar os clones e avaliar seu padrão de bandas após digestão com enzimas de restrição. Nesse método o genoma total é fragmentado em pedaços bem pequenos que são inseridos em vetores e posteriormente clonados. Entretanto para se montar a sequência final é necessário avaliar todas as regiões de sobreposição entre os pequenos fragmentos criados. Para realizar esse último processo foi necessário o uso de um super-computador, que levou vários meses para poder sintetizar o genoma final.

Softwares

A maioria dos institutos de pequisas usam seu próprio software, dentre os mais conhecidos estão:

• AMO
• Celera Assembler
• The Arachne
• Phred/Phrap

Projeto Genoma Humano

Em 1990, com iniciativa do Departamento de Energia dos Estados Unidos da América, foi iniciado o Projeto Genoma Humano. Com um financiamento inicial de 50 bilhões de dólares e uma duração prevista de 15 anos, o Projeto Genoma teve como objetivos criar mapas físicos de alta resolução, sequenciar todo o DNA do genoma humano, criar e depositar as informações obtidas em um banco de dados e aperfeiçoar as técnicas moleculares de modo a melhorar a qualidade do estudo.

O mapa físico foi concluído em 1995 junto com novas técnicas que permitiram a automatização das técnicas de DNA (Genetics - a conceptual approach), tornando o sequenciamento do DNA em larga escala possível.

Os resultados obtidos pelo Projeto Genoma Humano foram a criação de testes para predisposição à doenças de início tardio como Parkinson e Câncer de pulmão, a criação de teste de diagnóstico conclusivo como craniossinostoses e fibrose cística e permitiu investigação em questões evolutivas através do conhecimento de regiões que são altamente conservadas em todas ou diversas espécies.

Ainda espera-se que sirva para a localização de genes ainda não identificados, que sirva para a criação de terapias moleculares, análises proteômicas e manipulação genética.

Exemplos de Projetos

Animais

• Humanos - Homo sapiens sapiens; veja Projeto Genoma Humano
• Neanderthal - "Homo neanderthalensis" (parcial)
• Camundongo - Mus musculus
• Rato-marrom - Rattus norvegicus
• Chimpanzé comum - Pan troglodytes
• Macaco-rhesus - Macaca mulatta
• Galinha doméstica - Gallus gallus
• Tammar Wallaby (um pequeno canguru) - Macropus eugenii
• Gato doméstico - Felis silvestris
• Cão doméstico - Canis lupus familiaris
• Um inseto - Drosophila melanogaster
• O peixe Bandeira-paulista - Brachydanio rerio
• Sapo Africano - Xenopus laevis
• Baiacu, Tetraodontidae
• Caenorhabditis elegans - um verme nematoda
• Abelha Européia, Apis mellifera

Plantas

• Arabidopsis thaliana
• Arroz, Oryza sativa
• Trigo, Triticum aestivum
• Milho, Zea mays
• Choupo ou Álamo
• Tomate Solanum lycopersicum
• Uva, Vitis vinifera

Micro-organismos

• Haemophilus influenzae - uma bactéria (primeiro totalmente sequenciado)
• Uma levedura do pão e da cerveja - Saccharomyces cerevisiae
• Um fungo - Neurospora crassa
• Escherichia coli - uma bactéria
• Vírus SARS
• Gripe Espanhola

Países participantes

Dezesseis países estão envolvidos nesse grande projeto:

• África do Sul
• Angola
• Arábia Saudita
• Argélia
• Brasil
• Butão
• China
• Coreia do Norte
• Cuba
• Estados Unidos
• Jamaica
• Marrocos
• México
• Países Baixos
• Portugal
• Reino Unido

Também está envolvido nesse projeto a província chinesa do Tibete.

Brasil

O Brasil tem participado ativamente das pesquisas, através de suas grandes universidades, principalmente USP e UNICAMP, que realizaram o mapeamento do genoma da bactéria Xylella fastidiosa, causadora de uma doença chamada amarelinho, que atinge algumas culturas vegetais.

Ver também

• Histórico do estudo do DNA