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DNA Genômico X DNA Mitocondrial

O conjunto completo de sequências no material genético de um organismo é denominado genoma, incluindo todos os cromossomos mais qualquer DNA presente nas organelas. O genoma nuclear humano possui cerca de 30 Mb, distribuídos em 2 cromossomos autossômicos e 2 sexuais (Figura 30 e 31), compostos de 30 a 35 mil genes, caracterizando por 1,5% a 2% de DNA codificante de proteínas, sendo que 46% do total constitui-se de sequências de DNA repetitivas (Wiemann, 2001; Szymasky, 2005).

Figura 30: Cromossomos humanos.

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Figura 31: Cariótipo de um humano do sexo masculino.

A finalização do sequenciamento do DNA humano (Tabela 1) trouxe alguns dados que alteraram os valores esperados pela comunidade científica, como por exemplo, a quantidade de genes. Estimava-se que o genoma humano possuía mais de 80.0 genes, mas após o Projeto Genoma, estima-se que existam de 20.0 a 25.0 genes (Figura 32).

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Tabela 1: Quantidade de nucleotídeos em cada cromossomo humano.

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Figura 32: Resumo das características básicas do genoma humano.

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O genoma mitocondrial possui particularidades que o diferenciam do genoma cromossômico, sendo sua herança materna. Sua estrutura circular de 16,5Kb lhe fornece maior resistência à digestão enzimática de uma única célula há a presença de milhares de mitocôndrias, cada qual com uma cópia de DNA mitocondrial, sendo que 93% do seu genoma é codificante, não possuindo íntrons e com poucas regiões repetitivas (Anderson et al, 1981). Dentro de uma única célula há inúmeras cópias do genoma mitocondrial, ao contrário do genoma nuclear, que possui uma cópia por célula (Budowle et al, 2003) (Figura 3, 34 e 35).

Adaptado de http://www.fbi.gov/hq/lab/fsc/backissu/july1999/dnaf1.htm. Acessado em 28/09/2008 Figura 3: Diferenças básicas entre o DNA genômico ou nuclear e mitocondrial.

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Figura 34: Representação esquemática do DNA genômico ou nuclear e do DNA mitocondrial (mtDNA).

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Figura 35: Representação esquemática do DNA mitocondrial (mtDNA), de acordo com as suas regiões hipervariáveis.

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Marcadores de Variação Genética

A variabilidade do DNA humano confere a diferença entre cada ser vivo, sendo que pode ser denominada por polimorfismo se a variação genética possuir frequência acima de 1% em determinada população e mutação abaixo desse valor (Beiguelman, 2006). Jeffreys et al. (1985) foi um dos primeiros a analisar as regiões de minissatélites do DNA humano, possibilitando a investigação de paternidade e a identificação em casos criminais. O polimorfismo dos minissatélites permite que ocorra a diferenciação dos indivíduos, aumentando a possibilidade de termos uma quantidade maior de alelos na população, desde que não sejam gêmeos idênticos, posto que terão o mesmo perfil genético. Para a análise do minissatélite, Jeffrey et al. desenvolveram o DNA fingerprint (impressão digital de DNA). Ao utilizar a tecnologia de Southern blot, obtiveram um padrão de bandas específico para cada indivíduo, como se fosse uma impressão digital.

Os Single Sequence Length Polymorphism (SSLP) ou polimorfismo de comprimento de sequência única englobam os VNTR (Variable Number of Tandem Repeats) ou repetições consecutivas de número variável (Wyman e White, 1980; Jeffreys et al,1985; Wolff et al,1989) ou minissatélites descritos no parágrafo anterior, e também os STR (Short Tandem Repeats) ou repetições consecutivas curtas ou microssatélites (Edward et al, 1991; Edward et al, 1992) (Figuras 36, 37 e 38).

A diferença entre eles é o tamanho da sequência que se repete, sendo que nos microssatélites essa estrutura é menor, pois possuem repetições constituídas de 2 a 9 pares de bases, e o minissatélite, de 10 a 64 pares de bases. Esse DNA satélite na maioria das vezes não é transcrito, consequentemente não está associado com a expressão da informação genética (Nelleman et al, 1994; Hamond et al, 1994; Gill et al, 1994; Urquart et al, 1994; Chakraborty et al, 1999).

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Figura 36: Representação esquemática comparando as VNTRs das STRs, segundo sua unidade de repetição.

Figura 37: Representação esquemática das repetições consecutivas do STR TPOX e seus respectivos alelos.

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Os Single Nucleotide Polymorphism (SNP) ou polimorfismo de nucleotídeo único é uma variação na sequência de DNA que ocorre quando um nucleotídeo é alterado por outro em sequências de DNA que podem ou não codificar genes (Delahunty, 1996; Sobrino et al, 2005; Butler, 2005) (Figuras 38 e 39).

Figura 38: Representação esquemática comparando os polimorfismos de sequência com os de comprimento.

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Figura 39: Representação esquemática de sequências de DNA de três indivíduos distintos com a presença de um SNP (polimorfismo de sequência) e um STR (polimorfismo de comprimento), mostrando suas diferenças.

Atualmente, os STRs e SNPs são empregados amplamente para a identificação humana e possuem diferenças relevantes (Gill et al, 2004; Butler, 2005) (Quadro 1).

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Quadro 1: Comparação entre os STRs e SNPs (adaptado de Butler, 2005). STR SNP

Variam de 2 a 9 nucleotídeos que se repetem consecutivamente

Troca de bases A/T, A/G, A/C, C/T, C/G, T/G.

Apresentam-se em diversos alelos, normalmente mais de 5 Normalmente 2

Detectado por separação eletroforética em gel ou capilar

Análise por sequenciamento ou hibridização em microchip.

O FBI preconiza 13 STRs Estima-se que mais de 50 SNPs seriam necessários para a análise (Gill et al, 2004)

Vantagens:

• Banco de dados populacionais realizado no mundo todo

• A presença de vários alelos facilita a identificação de mutações e misturas de DNA.

Vantagens:

biológicas degradadas

• Os produtos de PCR podem ser menores, resultado em maior chance de amplificação, principalmente em amostras

• Após devidamente otimizados e estudados, pode-se analisar mais de 1000 SNPs em um mesmo microchip, mas essa tecnologia ainda não é amplamente empregada.

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