Estes são fragmentos de uma palestra da Robin Buell, Bióloga da Universidade Estadual de Michigan. Recomendo que seja lida toda a palestra (está disponivel para download no final do post), que aborda o assunto com uma sequência cronológica e didática muito boa.
"Então, o que é a genômica e como ela revolucionou o modo como fazemos pesquisas? A genômica teve o poder de causar um grande impacto na agricultura porque podemos observar o “projeto arquitetônico” da construção e do funcionamento de uma célula, o ou até mesmo de um órgão.
Conseguimos informações que explicam como a célula foi construída, o que ela faz em resposta ao ambiente, a patógenos etc. Conseguimos entender como ela funciona, de modo que podemos tomar decisões inteligentes e fazê-la funcionar melhor. A genômica também nos permitiu passar do estudo de um gene isolado para o de vários genes simultaneamente. Essa foi a maior mudança de paradigma que tivemos com a genômica, pois em vez de estudamos um gene por vez, podemos estudar dezenas, centenas, milhares ao mesmo tempo.
Conseguimos informações que explicam como a célula foi construída, o que ela faz em resposta ao ambiente, a patógenos etc. Conseguimos entender como ela funciona, de modo que podemos tomar decisões inteligentes e fazê-la funcionar melhor. A genômica também nos permitiu passar do estudo de um gene isolado para o de vários genes simultaneamente. Essa foi a maior mudança de paradigma que tivemos com a genômica, pois em vez de estudamos um gene por vez, podemos estudar dezenas, centenas, milhares ao mesmo tempo.
vou comentar um pouco sobre o que é a genômica e espero não utilizar jargões e termos tecnológicos e sim dar uma idéia geral. O que é um genoma? Aqui vemos o DNA (ácido desoxirribonucléico). Todos os seres vivos possuem DNA. Ele é a base molecular da célula, seu “projeto arquitetônico”. Ele tem informações referentes à construção da célula, a seu crescimento, sua resposta a estímulos como luz solar, agentes patógenos etc.
O DNA armazena todas as informações referentes à resposta da célula a estímulos. A informação está codificada no DNA em forma de genes, que são pequenas unidades de informação. Podemos comparar com um livro, que possui muitas letras, mas que estão organizadas em palavras; ocorre o mesmo com o DNA. Não são esses genes que, de fato, fazem o trabalho. Eles, na verdade, são decodificados e traduzidos em outros tipos de moléculas que são as que fazem o trabalho. Então, o DNA é transcrito em RNA, que é então transcrito em proteínas, que são os verdadeiros blocos de construção da célula. Ocorre que temos um gene, que é o DNA, que se converte em RNA, que se converte em uma proteína etc. Parece algo difícil, muito trabalhoso, mas isso é a base de todas as formas de vida e é um processo bastante eficiente. O genoma de um organismo é o conjunto de todosos seus genes. Um organismo pode ter somente mil genes, 10 mil genes ou até mesmo 40 mil genes
Há duas fitas de DNA que são feitas de apenas quatro bases diferentes: adenina, timina, citosina eguanina (abreviadas como A, T, C e G). Elas podem aparecer em qualquer ordem no DNA, sendo quea ordem na qual as bases se organizam determina a informação que está codificada. O que é realmente intrigante sobre o DNA é que, sabendo-se a seqüência de uma das fitas, pode-se determinar a seqüência da outra.
Há duas fitas de DNA que são feitas de apenas quatro bases diferentes: adenina, timina, citosina eguanina (abreviadas como A, T, C e G). Elas podem aparecer em qualquer ordem no DNA, sendo quea ordem na qual as bases se organizam determina a informação que está codificada. O que é realmente intrigante sobre o DNA é que, sabendo-se a seqüência de uma das fitas, pode-se determinar a seqüência da outra.
Como podemos descobrir qual informação está armazenada no DNA? Temos de seqüenciá-lo, isto é, determinar a ordem dessas quatro letras dentro dos cromossomos. A idéia por trás do seqüenciamento é a de descobrirmos como essas bases se organizam no DNA, como se produz o RNA e como se fazem todas as proteínas e carboidratos.
Com relação ao seqüenciamento, partimos de uma tecnologia bastante primitiva há 15 anos para uma tecnologia bastante avançada atualmente. Utilizamos tecnologia de ponta, robótica. É um processo bastante automatizado, geralmente feito em grandes nstalações, em instituições que podem comprar tal equipamento robótico. Então podemos produzir milhões de reações por dia em tais centros. Poderíamos seqüenciar completamente o genoma humano
O que podemos fazer com ele? Essa figura foi extraída de um jornal chamado The Philadelphia Enquirer. Podemos afirmar que todos os problemas relacionados com a genômica se devem ao fato de podermos coletar uma grande quantidade de dados e termos de descobrir seu significado. Essa é a parte desafiante da genômica. Seqüenciar o DNA é trivial, há somente um gasto de dinheiro e tempo. Entender o que uma determinada seqüência faz, por outro lado, é bastante difícil. Então, literalmente, fazemos observações com nossas lentes de aumento e tentamos compreender o que o genoma significa. Isso é realmente desafiador. Portanto temos todo o seqüenciamento do DNA, temos essas quatro letras e precisamos identificar quais “palavras” estão escritas, o que os genes significam.
O que podemos fazer com ele? Essa figura foi extraída de um jornal chamado The Philadelphia Enquirer. Podemos afirmar que todos os problemas relacionados com a genômica se devem ao fato de podermos coletar uma grande quantidade de dados e termos de descobrir seu significado. Essa é a parte desafiante da genômica. Seqüenciar o DNA é trivial, há somente um gasto de dinheiro e tempo. Entender o que uma determinada seqüência faz, por outro lado, é bastante difícil. Então, literalmente, fazemos observações com nossas lentes de aumento e tentamos compreender o que o genoma significa. Isso é realmente desafiador. Portanto temos todo o seqüenciamento do DNA, temos essas quatro letras e precisamos identificar quais “palavras” estão escritas, o que os genes significam.
A genômica nos permite observar a expressão gênica de modo processual. Mesmo que o genoma do arroz tenha 41 mil genes, eles não estão todos ativos ao mesmo tempo, somente alguns estão ativos em determinadas condições. Então podemos tentar descobrir qual conjunto de genes é ativado quando a planta está em um meio hipertônico. Fazemos uma pequena plantação de arroz e adicionamos sal ao solo para simular o plantio em regiões litorâneas. Podemos nos perguntar quais genes se expressam, quais genes estão sendo decodificados em proteínas, e isso nos indicará quais genes são importantes para a resposta ao estímulo hipertônico.
A genômica nos permite observar a expressão gênica e associá-la com um fenótipo. Neste exemplo temos plantas cultivadas com exposição à luz e outras cultivadas no escuro. Estamos tentando compreender o funcionamento dos genes relacionados à resposta à luz. Podemos selecionar genes da planta que foi exposta à luz e marcá-los com um corante verde e fazer o mesmo com os genes da planta cultivada no escuro, utilizando um corante vermelho. Assim, vemos a expressão de todos os 41 mil genes simultaneamente.
Essa experiência faz-se de uma única vez, leva-se um dia. Ao final da experiência, os resultados indicam o que todos os 41 mil genes estavam fazendo em termos de expressão. Cada um destes pontos representa um gene, essa escala ao lado indica a quantidade de RNA que estava disponível para tal gene. Se o ponto for verde, o gene se expressou somente sob influência da luz do sol. Se o ponto for vermelho, o gene se expressou somente no escuro. Se o ponto for amarelo, que é uma combinação de vermelho e verde, o gene se expressou em ambas condições.
A genômica nos permite observar a expressão gênica e associá-la com um fenótipo. Neste exemplo temos plantas cultivadas com exposição à luz e outras cultivadas no escuro. Estamos tentando compreender o funcionamento dos genes relacionados à resposta à luz. Podemos selecionar genes da planta que foi exposta à luz e marcá-los com um corante verde e fazer o mesmo com os genes da planta cultivada no escuro, utilizando um corante vermelho. Assim, vemos a expressão de todos os 41 mil genes simultaneamente.
Essa experiência faz-se de uma única vez, leva-se um dia. Ao final da experiência, os resultados indicam o que todos os 41 mil genes estavam fazendo em termos de expressão. Cada um destes pontos representa um gene, essa escala ao lado indica a quantidade de RNA que estava disponível para tal gene. Se o ponto for verde, o gene se expressou somente sob influência da luz do sol. Se o ponto for vermelho, o gene se expressou somente no escuro. Se o ponto for amarelo, que é uma combinação de vermelho e verde, o gene se expressou em ambas condições.
Podemos ver aqui todos os pontos verdes, mostrarei a vocês quais estavam ativos na planta que recebeu luz. Os amarelos se expressaram nas duas condições, os vermelhos somente no escuro. Podemos, dessa forma, determinar o conjunto dos genes que são regulados pela exposição à luz, dos genes regulados pelo escuro e dos genes que não são regulados por esses fatores. Podemos marcar todos os genes e descobrir sua atividade – podemos analisar a expressão de cada um dos genes do genoma do arroz.
Podemos examiná-los ndividualmente, o gene 01, o gene 02, o gene 03, assim por diante, até o gene 41 mil. Em seguida podemos cultivar plantas mutantes e compará-las com as plantas selvagens normais, de modo que podemos descobrir a função dos genes. Aqui vemos a flor da planta selvagem, e aqui a flor da planta que contém um gene mutante. Esta tem flores macho com tons amarelados, esta tem flores brancas. Aqui vemos a planta selvagem e esta é uma mutante. Esta é verde, pois tem clorofila; esta outra é branca, pois tem uma mutação em sua clorofila. Temos um banco de dados de mutantes no qual podemos consultar mutações em qualquer um dos 41 mil genes. Podemos cultivar a planta e verificar sua diferença com relação à variedade selvagem. Esse recurso é muito interessante.
Também podemos observar especificamente respostas e alterações no arroz por causa dos mutantes. O silício, um micronutriente dos vegetais, é absorvido em grandes quantidades pelo arroz. Por que o arroz acumula silício? Ele é necessário para um crescimento saudável, é muito importante para resistência a patógenos e insetos. O silício também aumenta a resistência física da planta. Então, a falta de silício representa uma maior vulnerabilidade a doenças, menor rigidez do talo e redução do transporte de água. O silício é necessário em pequenas quantidades, mas é muito importante para o arroz. Se houver uma deficiência de acúmulo de silício, a planta de arroz terá uma aparência doente."
Também podemos observar especificamente respostas e alterações no arroz por causa dos mutantes. O silício, um micronutriente dos vegetais, é absorvido em grandes quantidades pelo arroz. Por que o arroz acumula silício? Ele é necessário para um crescimento saudável, é muito importante para resistência a patógenos e insetos. O silício também aumenta a resistência física da planta. Então, a falta de silício representa uma maior vulnerabilidade a doenças, menor rigidez do talo e redução do transporte de água. O silício é necessário em pequenas quantidades, mas é muito importante para o arroz. Se houver uma deficiência de acúmulo de silício, a planta de arroz terá uma aparência doente."
Fonte:
www.revistapesquisa.fapesp.br
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