O que é o Sequenciamento de ADN?
Sequenciamento de ADN é o método que determina a ordem das quatro bases nucleotídicas (adenina, timina, citosina e guanina) que compõem a molécula de ADN e transmitem informação genética importante. Na dupla hélice de DNA, as quatro bases ligam-se com o parceiro específico para formar unidades chamadas pares de bases (bp). Os pares de adenina (A) com timina (T) e citosina (C) com guanina (G). O genoma humano contém cerca de 3 bilhões de pares de bases que fornecem as instruções para a criação e manutenção de um ser humano. A estrutura de base torna a sequência de ADN bem adequada para o armazenamento de uma vasta quantidade de informação genética. Este par de base complementar é a base do mecanismo pelo qual as moléculas de DNA são copiadas, transcritas e traduzidas, e o emparelhamento também está subjacente à maioria dos métodos de sequenciamento de DNA. Graças à tremenda melhoria nas tecnologias e métodos de sequenciamento de DNA, o sequenciamento de genoma inteiro tornou-se possível e acessível.
Métodos de sequenciamento de DNA
O sequenciamento Sanger foi descoberto pelo bioquímico inglês Frederick Sanger nos anos 70. O método Sanger é um método clássico de sequenciamento de DNA que utiliza ddNTPs fluorescentes (dideoxinucleotídeos, N = A, T, G, ou C) para evitar a adição de outro nucleotídeo. Você pode ver o nosso artigo “Sanger Sequencing: Introdução, Princípio e Protocolo’ para saber mais sobre este método.
As tecnologias de sequenciamento de próxima geração (NGS, também conhecido como sequenciamento maciçamente paralelo) suplantaram largamente o sequenciamento Sanger com vantagens tais como alta produtividade, eficiência de custo e rapidez. O NGS pode determinar a ordem de milhões de fragmentos simultaneamente. O NGS é um sequenciamento de leitura curta que requer a construção de uma pequena biblioteca de fragmentos, seguida de sequenciamento profundo, pré-processamento de dados brutos, alinhamento da seqüência de DNA, montagem, anotação e análise downstream.
Sequenciamento emergente de terceira geração, também conhecido como sequenciamento de leitura longa incluindo sequenciamento PacBio SMRT e sequenciamento de nanoporos Oxford, pode examinar bilhões de modelos de DNA e RNA e, simultaneamente, detectar metilações variáveis sem viés. Métodos de leitura longa podem detectar mais variações, algumas das quais não podem ser observadas apenas com sequenciamento de leitura curta.
Figura 1. A história das tecnologias de sequenciamento de DNA.
Aplicações das tecnologias de sequenciamento de DNA
O sequenciamento de DNA revela a informação genética que é transportada num segmento particular de DNA, num genoma inteiro ou num microbioma complexo. Os cientistas podem usar a informação da sequência para determinar que genes e instruções regulamentares estão contidos na molécula de ADN. A sequência de ADN pode ser rastreada para características características dos genes, tais como quadros de leitura abertos (ORFs) e ilhas CpG. Seqüências homólogas de DNA de diferentes organismos podem ser comparadas para análise evolutiva entre espécies ou populações. Notavelmente, a sequência de ADN pode revelar alterações num gene que pode causar uma doença.
A sequência de ADN tem sido usada na medicina, incluindo o diagnóstico e tratamento de doenças e estudos epidemiológicos. O sequenciamento tem o poder de revolucionar a segurança alimentar e a agricultura sustentável, incluindo a saúde animal, vegetal e pública, melhorando a agricultura através da criação eficaz de plantas e animais e reduzindo os riscos de surtos de doenças. Além disso, o sequenciamento de ADN pode ser usado para proteger e melhorar o ambiente natural tanto para os seres humanos como para a vida selvagem.