dna forense01, Notas de estudo de Biologia Aplicada

Baixe dna forense01 e outras Notas de estudo em PDF para Biologia Aplicada, somente na Docsity! OQ Portal Educação e Portal Edunscão Sites Associados ma de Educação uada a Distância urso de Forense UCAÇÃO A DISTÂNCIA AL EDUCAÇÃO E SITES ASSOCIADOS O» Portal Edocação rso de Forense ÓDULO | CONFORME ACORDO DE UNIFICAÇÃO ORTOGRÁFICO. à disponível apenas como parâmetro de estudos para da. E proibida qualquer forma de comercialização do i contido são dados aos seus respectivos autores 2 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores Na) Portal Edocação MÓDULO | Introdução A identificação humana pelo estudo do perfil genético é amplamente utilizada em casos de caracterização de vínculo genético familiar, seja em processos cíveis (ex.: exclusão ou não da paternidade), como também em processos criminais (ex.: cadáveres e materiais biológicos encontrados na cena do crime). Atualmente, a mídia tem contribuído de forma significativa para a divulgação e popularização dessa tecnologia, que vem evoluindo sobremaneira nas últimas duas décadas. No entanto, algumas considerações sobre essa tecnologia não passam de mito, pois não se pode concluir que “o DNA resolve tudo”, mas que a análise do perfil genético pode auxiliar na identificação humana fazendo parte das provas periciais de um determinado caso criminal ou civil. Y Segundo Butler (2005), os testes de DNA , para identificação humana podem ser utilizados para: =. mp . 4 Fonte: http:/forensic.dna.gow/module3/ ds Casos forenses: análise do DNA do Acessado em 20/08/2008 suspeito com aquele obtido da evidência biológica encontrada na cena do crime ou nas vítimas; “e — Teste de paternidade ou caracterização de vínculo genético familiar: exclusão ou não de supostos pais, filhos, mães e outros membros da família; a Desastres em massa: identificação dos fragmentos humanos e dos corpos encontrados em um desastre com inúmeras vítimas; s — Investigações históricas; se — Investigações de pessoas desaparecidas; 5 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação “ Identificação de militares; o + Banco de DNA de criminosos E sz ou de evidências biológicas. Para isso, é necessário que alguns conhecimentos sejam adquiridos para sua posterior realização laboratorial. Tais conhecimentos teóricos serão ensinados nesse curso, que englobará desde os fundamentos básicos da biologia molecular até a elaboração de protocolos para a realização do estudo do DNA forense. Fonte: http:/forensic.dna.gov/module2/2/ Acessado em 20/08/2008 6 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores O» e Portal Edocação Breve Histórico do DNA Forense Antes da utilização do DNA para identificação humana, os genes e suas estruturas foram estudados para outras finalidades, sendo resumidamente descrito a seguir: «+ 1856-1863: Gregor Mendel hrtg://history.nih.gow/exhibits/nirenberg/popup. hm/01, mendel.htm Acessado em 28/09/2008 Figura 1: Gregor Mendel — Considerado o “pai da genética moderna” — Estabeleceu as regras da herança genética — Realizou experimentos com 21.000 plantas híbridas para estabelecer o conceito de herança genética (Figura 2). 7 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação «+ 1944: Avery, MacLeod e McCarty (Figura 6) — Atribuíram ao DNA a herança genética Oswald Avery Maclyn McCarty Colin Macleod Fonte: http://history.nih.gov/exhibits/nirenberg/HS2. DNA.htm. Figura 6: Fotografias dos pesquisadores que estudaram a herança genética do DNA. 10 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores O» e Portal Edocação + Grupos sanguíneos: Antes dos testes utilizando-se ácidos nucléicos, muitos tipos de exames sanguíneos eram utilizados para auxiliar na investigação de paternidade. Esses testes, baseados em diferentes sistemas de grupos sanguíneos ofereciam resultados de até 70 a 90%, se todos fossem analisados e combinados. Os grupos sanguíneos recomendados pela Associação Médica Americana eram os sistemas eritrocitários: ABO, Rh, MNs, Kell, Duffy, Kidd e o sistema sanguíneo leucocitário HLA (PAGE-BRIGHT, 1982). “+ 1953: James Watson e Francis Crick (Figura 7). —> Descoberta da estrutura do DNA (Figuras 8 e 9) Fonte: http://www.chem ucsb.edu/“Kkalju/chem210L/public/tutorial/images/WatsonCrick.jpg Acessado em 28/08/2008 Figura 7: Watson e Crick. q Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação DNA. nas sua roses BASE SUGAR ES PHOSPHATE Ze sasE— SUGAR RS PHOSPHATE gt BASESUCAR! RS PHOSPHATE A” BASE —SUGAR x PHOSPHATE , Fonte: Watson JD; Crisk TIIC. Genetic implicaticrs of the structure of cecxyrikonucleicecid. Nature. 1953, v. 4301 p. 964-06, Figura 8: Fórmula química de uma cadeia simples de ácido nucléico e diagrama da molécula de DNA. http://history.nih.gov/exhibits/nirenberg/popup. htm/03 dna.htm Acessado em 28/09/2008 Figura 9: Modelo original da molécula de DNA descrita por Watson e Crick em 1953. 12 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação NÃO É . FILHO MÃE o FILHA biqeça po NÃO É FILHO DO PAIA DO CASAL Adaptado de The Science Creative Quarterly http:/Awww.scq.ubc.ca/images/DNAfingerprint.ai. Acessado em 28/09/2008 Figura 12: Representação esquemática da análise de Repetições Consecutivas de Número Variável ou VNTR. Desde então, algumas tecnologias foram desenvolvidas incluindo a análise de Repetições Consecutivas Curtas ou STRs (Edwards et al, 1991) por gel de poliacrilamida corados por prata (Nelleman et al, 1994) ou analisados por equipamentos semiautomáticos que utilizam gel de poliacrilamida e realizam a leitura por laser dos fragmentos amplificados pela PCR com iniciadores marcados com fluoróforos que emitem fluorescência (Kimpton et al, 1993; Gill et al, 1995). Atualmente, a eletroforese por capilar (Pearce et al, 1993) é amplamente utilizada e possui o mesmo princípio que a eletroforese em gel analisados por laser, com a 15 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação diferença de que possui capilares para a separação eletroforética dos fragmentos de DNA (Butler, 2005). Há também relatos da utilização de microchips de DNA para a análise de STRs (Radtkey et al, 2000; Huang et al, 2004; Divine e Allen, 2005; Bienvenue et al, 2005), podendo também ser um potencial para a análise futura dos STRs (Figura 13). E 8 00Z Go. SL — +OGL L66L S86L ? $ SÉ SAS EM o A Ê Ê ' Ê 5 Sos 2 s é F Ê q $ fd Ê q o É hooz x £o Ê É Figura 13: Eventos históricos no mundo e no Brasil relacionados à análise de DNA forense. O Projeto Genoma concluído agora pode identificar pelo sequenciamento do DNA humano a localização de genes, revelando que há provavelmente cerca de 20.500 genes humanos. Tal fato revelou ao mundo informações detalhadas sobre a estrutura, organização e funcionamento do conjunto completo de genes humanos. O Consórcio 16 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores Internacional para Sequenciamento do Genoma Humano publicou o primeiro rascunho do genoma humano na revista Nature, em fevereiro de 2001, com a sequência de todo o genoma de três milhões de pares de bases, cerca de 90% completo. A surpreendente conclusão desta primeira versão era de que o número de genes humanos pareceu ser significativamente menor do que estimativas anteriores, a qual variou de 50.000 genes a 140.000 (NATIONAL HUMAN GENOME RESEARCH INSTITUTE, 2008). A sequência completa foi concluída e publicada em abril de 2003. Após a publicação da maioria do genoma, em fevereiro de 2001, Francis Collins, diretor do Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (National Human Genome Research Institute — NHGRI), observou que o genoma poderia ser pensado em termos de um livro com várias utilizações: “Trata-se de um livro de história, uma narrativa da viagem da nossa espécie através do tempo. É um trabalho manual, com um projeto para construção incrivelmente detalhado de cada célula humana. E é um livro-texto transformador da medicina, com informações que darão aos profissionais da saúde novos poderes para tratar, prevenir e curar as doenças” (NATIONAL HUMAN GENOME RESEARCH INSTITUTE, 2008). As ferramentas criadas através do Projeto Genoma também estão sendo utilizadas para caracterizar o genoma de outros organismos usados extensivamente em pesquisa biológica como ratos, moscas e frutas. Tal pesquisa é importante porque a maioria dos organismos tem genes muito semelhantes ou “homólogos”, possuindo funções similares. Estes objetivos são necessários e continuarão a exigir uma variedade de novas tecnologias que tornarão possível e relativamente rápido construir um primeiro esboço do genoma humano, assim como aperfeiçoar este projeto (NATIONAL HUMAN GENOME RESEARCH INSTITUTE, 2008). 17 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores Na) Portal Edocação Núcleo da célula 5 £ q a " OR NO r | IRA y DR a? A s A ori) Hélice dupla de DNA e FOSFATO! — a, Pares de bases | Timina O Guanina & Pares de bases | E) ADAPTADO de Nacional Human Genome Research Institute. http://www .genome.gov/Pages/Education/lllustration of DNA.pdf. Acessado em 28/08/2008. DNA! Double Helix. DNA molecules are fcund inside the cells nucieus, tightiy packed into chromosomes. Scientists use the term “double helix"to describe DNA winding, two-stranded chemical structure, Alternating sugar and phosphate groups form the helixs two parallel strands, which run in opposite directions. Nitrogen bases on the two strands chemically pair together to form the : ine (G) always pairs with cytsine (O. interior,or the backbone ofthe helix. The base adenine (4) always pairs th thymine (T) while guanine Figura 15: DNA a molécula da vida: do cromossomo a cadeia dupla de DNA. 20 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores O» Portal Educacão O DNA pode ser extraído de amostras de sangue, de esfregaços bucais, de saliva, de osso, de dente, de tecidos e órgãos, de fios de cabelos, de sêmen, entre outros materiais biológicos (Brettell et al, 2005) (Figura 16). http://www.nlm.nih.gov/visibleproofs/media/detailed/vi b. 323.jpg Acessado em 26/09/2008 Figura 16: Amostras biológicas para análise do DNA forense. 21 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores Q- e Portal Edocação As moléculas de DNA caracterizam-se por polímeros de alto peso molecular, compostos de unidades básicas de nucleotídeos contendo 2-desoxirribose ligados entre as posições 3' e 5' de carbonos por ligações fosfodiéster. A estrutura do DNA é uma dupla hélice de cadeias complementares opostas, na qual as duas moléculas são mantidas juntas por fracas pontes de hidrogênio (Figuras 17 e 18) (Watson & Crick, 1953). 22 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação [GIUANINA [Cirosina po C Haas C H pN=ço Tá ports deidroginio NÉ er ALE pu Há sn tt sa SH | I H HT H [ADENINA [TIMINA No am es LN a Ha€ H- a Il | pontes de hidrogênio | I E C a = ne o Nus = H | Figura 19: Estrutura química das bases nitrogenadas e suas respectivas pontes de hidrogênio. 25 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação osfato Par de bases e DRC T|| A Nucleotídeo LU li I Figura 20: O nucleotídeo e par de bases (“base pair” - bp) Determinados fragmentos de DNA especificam a síntese de RNA em um processo denominado transcrição. O ácido ribonucléico (RNA) é um polímero linear composto de cadeia de unidades de ribose ligadas pelas posições 3' e 5" por intermédio de grupamentos fosfodiéster, tendo como função a síntese protéica e também pode constituir o genoma de alguns vírus. O gene é uma unidade de transcrição que consiste de um segmento de DNA específico que se estende do início do sítio de transcrição ao sítio de término de transcrição. O RNA especifica a síntese de polinucleotídeos que formarão as proteínas, sendo tal processo denominado tradução, ocorrendo nos ribossomos, nas mitocôndrias e cloroplastos (Figuras 21, 22 e 23) (Beard & Armentrout, 1967; Srinivasan & Yathindra, 1977). 26 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação pai NÚCLEO nom ei Replicação Transcrição Transcrito Primário Ta Processamento do RNA E ma Tradução da noibeci “a Polipeptídeos tRNA ,MRNA Ribossomo CITOPLASMA Figura 21: Fluxograma da transcrição e translação. 27 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores <Q > Portal Educação Intron Gene Exon - constitui o mRNA que codificará proteinas Intron - sequência não codificante Transerição Trenslação Amino DNA mm MPINA mm tRINA mp AMO mp PolyDOpTIdO chain prapocbo+> U G A Cc A Fonte: National Human Genome Research Institute. Http:/lwww.genome.goviPages/Hyperion/DIRIVIP IGlossaryAllustration/Pdffintron.pdf. Acessado em 28/08/2008. Figura 24: Diferenças entre os éxons e introns. Observe a remoção da parte amarela, correspondente ao íntron. 30 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação Gene DNA Intron 1 otite a) Transcrição (síntese de RNA) Eibmaciiar ace Intron 2 EN E] Splincing de RNA E [ent [ez | cos ] Translação (sintese de proteínas) Proteínas Adaptado de National Institute of General Medical Science. The New Genetics. 2006 http://publications.nigms .nih.gov'thenewgenetics/thenewgenetics pdf. Acessado em 20/08/2008. Figura 25: Diferenças entre os éxons e íntrons. 31 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação Os alelos constituem as variantes de um gene em uma região particular, ou lócus, em um cromossomo. Diferentes alelos produzem variações nas características individuais como, por exemplo, cor do cabelo ou tipo sanguíneo (National Human Genome Research Institute, 2008) (Figura 26). - Pa bh, aleles |. Eb, mw, alleles q Black eyes Black eyes White eyes Black eyes Fonte: http:/Aww. genoma. gov/Pages/Hyperior/DIR/VIP/Glossaryilllustraticniallele.cim?key=ellele Acessado em 28/08/2008 Figura 26: Alelos correspondentes à cor dos olhos, ligados ao cromossomo X. 32 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação A transferência das informações genéticas de uma geração a outra ocorre através da replicação do DNA, catalisada por enzimas denominadas DNA polimerases. Essas enzimas mediam a síntese da nova fita de DNA in vivo, utilizando como molde (template) a fita complementar da molécula existente. Inicialmente, a molécula de DNA tem as suas fitas separadas pelo rompimento das ligações de hidrogênio que mantêm a dupla hélice, em um processo denominado desnaturação, que ocorre in vivo em pH alcalino. Além da fita molde, é necessária a presença de um oligonucleotídeo iniciador ou primer, ou seja, um pequeno fragmento de DNA simples, complementar a fita molde, desoxinucleotídeos trifosfatados (dATP, dCTP, dGTC, dTTP), que serão incorporados à fita duplicada. A replicação do DNA ocorre em regiões específicas denominadas origem de replicação (Marmur & Doty, 1959). Sucintamente, a replicação ocorre com a adição de um nucleotídeo à fita de DNA pela ligação de seu grupo fosfórico, presente no carbono 5' da desoxirribose, com a hidroxila do carbono 3' da desoxirribose do último nucleotídeo presente na cadeia replicada. Por esse motivo, descreve-se que a síntese de DNA ocorre no sentido 5"-> 3” (Figura 29) (Marmur & Doty, 1959;). Todo o processo descrito acima será a base do princípio da amplificação do DNA in vitro denominada reação em cadeia pela polimerase (Polymerase Chain Reaction — PCR), que será estudado nos tópicos adiante. 35 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores OQ Portal Edocação Pontes de hidrogênio 5" | 3" Fitas hibridizadas A=T G=C T=A Cc=6 A=T T A c Fitas c 3! G desnaituradas 5" Adaptado de JM. Buter(2005) Forensic DNA Fyong, 24 Edition O 2005 Elsevier Academic Press Figura 29: Posição 5"- 3ºdas fitas de DNA. cemecmeeemme-- FIM DO MÓDULO I-----===-=..... 36 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores