O que é um marcador genético? Para que serve?

Descobertas de novos marcadores genéticos que ajudam a identificar e, portanto, para melhor prevenir múltiplas doenças.

Esses marcadores são usados ​​para associar certas mutações genéticas ao risco de aparecimento e desenvolvimento de inúmeras distúrbios hereditários. O uso de novas técnicas de sequenciamento do genoma será essencial para o avanço do conhecimento desse tipo de doença e de muitas outras.

Neste artigo explicamos o que é um marcador genético, que tipos de marcadores existem, como são detectados as diferentes variantes genéticas e quais são as principais técnicas utilizadas no sequenciamento genômica.

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O que é um marcador genético?

Marcadores genéticos são segmentos de dna localizado em uma posição conhecida (um locus) em um determinado cromossomo. Normalmente, esses marcadores estão associados a fenótipos específicos de doenças e são muito úteis na identificação de diferentes variações genéticas em indivíduos e populações específicas.

A tecnologia de marcadores genéticos baseados em DNA revolucionou o mundo da genética, pois graças a eles é possível detectar polimorfismos (responsáveis ​​pela grande variabilidade entre indivíduos da mesma espécie) entre diferentes genótipos ou alelos de um gene para uma determinada sequência de DNA em um grupo de genes.

Esses marcadores que conferem uma alta probabilidade de ocorrência da doença são mais úteis como ferramentas de diagnóstico.. Um marcador pode ter consequências funcionais, como alterar a expressão ou a função de um gene que contribui diretamente para o desenvolvimento de uma doença; e, inversamente, pode não ter nenhuma consequência funcional, mas pode estar localizado próximo a uma variante funcional de modo que tanto o marcador quanto a variante tendem a ser herdados juntos na população em geral.

As variações do DNA são classificadas como "neutras" quando não produzem alterações nas características metabólicas ou fenotípicos (os traços observáveis), e quando não estão sujeitos a nenhuma pressão evolutiva (seja positiva, negativa ou balanceador); Caso contrário, as variações são chamadas de funcionais.

Mutações em nucleotídeos-chave em uma sequência de DNA podem alterar a composição de aminoácidos de uma proteína e levar a novas variantes funcionais. As referidas variantes podem ter uma eficiência metabólica maior ou menor em comparação com a sequência original; eles podem perder completamente sua funcionalidade ou até mesmo adicionar uma nova.

Métodos de detecção de polimorfismo

Polimorfismos são definidos como variantes genéticas na sequência de DNA entre indivíduos da mesma espécie.. Estes podem ter consequências no fenótipo se forem encontrados em regiões codificantes do DNA.

Para detectar esses polimorfismos, existem dois métodos principais: o método de Southern, uma técnica de hibridização de ácidos nucléicos; e a técnica de PCR de reação em cadeia da polimerase, que possibilita a amplificação de pequenas regiões específicas de material de DNA.

Usando esses dois métodos, podem ser identificadas variações genéticas em amostras de DNA e polimorfismos em uma região específica da sequência de DNA. No entanto, os estudos realizados mostram que no caso de doenças mais complexas é mais difícil identificar esses marcadores genéticos, pois geralmente são poligênicos, ou seja, causados ​​por defeitos em múltiplos genes.

Tipos de marcadores genéticos

Existem dois tipos principais de marcadores molecularess: as de pós-transcrições-traduções, que são realizadas por uma análise indireta de DNA; e as do tipo pré-transcrição-tradução, que permitem detectar polimorfismos diretamente ao nível do DNA e que discutiremos a seguir.

1. marcadores RFLP

Marcadores genéticos RFLP (Polimorfismo de Comprimento de Fragmento de Restrição) são obtidos após extração e fragmentação do DNA, cortando uma endonuclease por enzimas de restrição.

Os fragmentos de restrição obtidos são então analisados ​​por eletroforese em gel. São uma ferramenta fundamental para o mapeamento genômico e na análise de doenças poligênicas.

2. marcadores AFLP

Esses marcadores são bialélicos e dominantes.. Variações em muitos loci (nomeação multilocus) podem ser classificadas simultaneamente para detectar variações em um único nucleotídeo de regiões genômicas desconhecidas, nas quais uma determinada mutação pode estar presente frequentemente em genes funcionais indeterminado.

3. microssatélites

Microssatélites são os marcadores genéticos mais populares em estudos de caracterização genética. Sua alta taxa de mutação e sua natureza codominante permitem estimar a diversidade genética dentro e entre raças diferentes, e mistura genética entre raças, mesmo que sejam intimamente relacionado.

4. Marcadores de DNA mitocondrial

Esses marcadores fornecem uma maneira rápida de detectar a hibridização entre espécies ou subespécies.

Polimorfismos em certas sequências ou na região de controle do DNA mitocondrial têm contribuído, em grande parte, para a identificação do progenitores de espécies domésticas, estabelecendo padrões geográficos de diversidade genética e compreendendo comportamentos reprodutivos. domesticação.

5. Marcadores RAPD

Esses marcadores são baseados na reação em cadeia da polimerase ou técnica de PCR. Os fragmentos obtidos por RAPD são amplificados em diferentes regiões aleatórias.

A sua utilidade reside no facto de ser uma técnica de fácil utilização e permitir distinguir de forma rápida e simultânea muitos polimorfismos. Tem sido utilizado na análise da diversidade genética e no melhoramento e diferenciação de linhagens clonais.

Técnicas de sequenciamento do genoma

Muitas das doenças existentes têm uma base genética. A causa geralmente é determinada pelo aparecimento de uma ou mais mutações que causam a doença ou, pelo menos, aumentam o risco de desenvolvê-la.

Uma das técnicas mais comuns para detectar essas mutações e que tem sido utilizada até recentemente é o estudo de associação genética., que envolvem o sequenciamento do DNA de um ou de um grupo de genes suspeitos de estarem envolvidos em determinada doença.

Os estudos de associação genética estudam as sequências de DNA nos genes de portadores e pessoas saudáveis, a fim de encontrar o(s) gene(s) responsável(is). Esses estudos tentaram incluir membros da mesma família para aumentar a probabilidade de detecção de mutações. No entanto, este tipo de estudo apenas permite identificar mutações ligadas a um único gene, com as limitações que isso acarreta.

Nos últimos anos, foram descobertas novas técnicas de sequenciamento que permitiram superar esses limitações, conhecidas como técnicas de sequenciamento de próxima geração (NGS). Inglês). Estes permitem sequenciar o genoma gastando menos tempo (e menos dinheiro). Como resultado, os chamados Genome-Wide Association Studies ou GWAS (Genome-Wide Association Studies) estão sendo realizados atualmente.

O sequenciamento genômico usando GWAS permite explorar todas as mutações presentes no genoma, aumentando exponencialmente a probabilidade de encontrar os genes responsáveis ​​por uma determinada doença. Isso levou à criação de consórcios internacionais com pesquisadores de todo o mundo que compartilham mapas cromossômicos com as variantes de risco de uma infinidade de doenças.

No entanto, GWAS tem limitações, como sua incapacidade de contabilizar totalmente o risco genético e familiar. de doenças comuns, as dificuldades para avaliar variantes genéticas raras ou o pequeno tamanho do efeito obtido na maioria dos estudos. Sem dúvida aspectos problemáticos que terão que ser melhorados nos próximos anos.

Referências bibliográficas:

• Korte, A. & Farlow, A. (2013). As vantagens e limitações da análise de traços com GWAS: uma revisão. Métodos de plantas, 9(1), 29.

• Pritchard, J. K., & Rosenberg, N. PARA. (1999). Uso de marcadores genéticos não vinculados para detectar estratificação populacional em estudos de associação. The American Journal of Human Genetics, 65(1), 220-228.

• Willians, J. G., Kubelik, A. R., Livak, K. J., Rafalski, J. A., & Tingey, S. v. (1990). Polimorfismos de DNA amplificados por iniciadores arbitrários são úteis como marcadores genéticos. Nucleic acid research, 18(22), 6531-6535.