Identificando doenças genéticas raras

O sequenciamento do exoma completo analisa as regiões do DNA que produzem proteínas, onde estão muitas mutações associadas a doenças raras

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O sequenciamento do exoma completo (Whole Exome Sequencing – WES) é uma técnica usada para analisar as regiões do DNA responsáveis pela produção de proteínas. Embora represente apenas cerca de 1–2% do genoma humano, essa pequena fração concentra a maioria das mutações associadas a doenças genéticas.

Por isso, o sequenciamento do exoma tornou-se uma ferramenta essencial em pesquisas biomédicas e no diagnóstico de doenças raras.

O que significa sequenciar o DNA?

Sequenciar o DNA significa determinar a ordem das bases nitrogenadas que compõem a molécula. O DNA é formado por quatro “letras químicas”:

A sequência dessas letras contém as instruções para construir proteínas e regular o funcionamento das células.

Por exemplo, o gene humano da insulina possui uma sequência como esta:

AGCCCTCCAGGACAGGCTGCATCAGAAGAGGCCATCAAGCAGGTCTGTTCCAAGGGCCTTTGCGTCAGGTGGGCTCAGGATTCCAGGGTGGCTGGACCCCAGGCCCCAGCTCTGCAGCAGGGAGGACGTGGCTGGGCTCGTGAAGCATGTGGGGGTGAGCCCAGGGGCCCCAAGGCAGGGCACCTGGCCTTCAGCCTGCCTCAGCCCTGCCTGTCTCCCAGATCACTGTCCTTCTGCCATGGCCCTGTGGATGCGCCTCCTGCCCCTGCTGGCGCTGCTGGCCCTCTGGGGACCTGACCCAGCCGCAGCCTTTGTGAACCAACACCTGTGCGGCTCACACCTGGTGGAAGCTCTCTACCTAGTGTGCGGGGAACGAGGCTTCTTCTACACACCCAAGACCCGCCGGGAGGCAGAGGACCTGCAGGGTGAGCCAACTGCCCATTGCTGCCCCTGGCCGCCCCCAGCCACCCCCTGCTCCTGGCGCTCCCACCCAGCATGGGCAGAAGGGGGCAGGAGGCTGCCACCCAGCAGGGGGTCAGGTGCACTTTTTTAAAAAGAAGTTCTCTTGGTCACGTCCTAAAAGTGACCAGCTCCCTGTGGCCCAGTCAGAATCTCAGCCTGAGGACGGTGTTGGCTTCGGCAGCCCCGAGATACATCAGAGGGTGGGCACGCTCCTCCCTCCACTCGCCCCTCAAACAAATGCCCCGCAGCCCATTTCTCCACCCTCATTTGATGACCGCAGATTCAAGTGTTTTGTTAAGTAAAGTCCTGGGTGACCTGGGGTCACAGGGTGCCCCACGCTGCCTGCCTCTGGGCGAACACCCCATCACGCCCGGAGGAGGGCGTGGCTGCCTGCCTGAGTGGGCCAGACCCCTGTCGCCAGGCCTCACGGCAGCTCCATAGTCAGGAGATGGGGAAGATGCTGGGGACAGGCCCTGGGGAGAAGTACTGGGATCACCTGTTCAGGCTCCCACTGTGACGCTGCCCCGGGGCGGGGGAAGGAGGTGGGACATGTGGGCGTTGGGGCCTGTAGGTCCACACCCAGTGTGGGTGACCCTCCCTCTAACCTGGGTCCAGCCCGGCTGGAGATGGGTGGGAGTGCGACCTAGGGCTGGCGGGCAGGCGGGCACTGTGTCTCCCTGACTGTGTCCTCCTGTGTCCCTCTGCCTCGCCGCTGTTCCGGAACCTGCTCTGCGCGGCACGTCCTGGCAGTGGGGCAGGTGGAGCTGGGCGGGGGCCCTGGTGCAGGCAGCCTGCAGCCCTTGGCCCTGGAGGGGTCCCTGCAGAAGCGTGGCATTGTGGAACAATGCTGTACCAGCATCTGCTCCCTCTACCAGCTGGAGAACTACTGCAACTAGACGCAGCCCGCAGGCAGCCCCACACCCGCCGCCTCCTGCACCGAGAGAGATGGAATAAAGCCCTTGAACCAGC

Cada gene é essencialmente uma sequência longa como essa.

O que é o exoma?

O exoma é o conjunto de todos os éxons do genoma.

Nos genes de organismos como os humanos, o DNA é formado por éxons e íntrons. Durante a expressão gênica, o gene é primeiro transcrito em pré-mRNA, que contém ambas as regiões. Em seguida ocorre o splicing, processo em que os íntrons são removidos e os éxons são unidos, formando o mRNA, que será traduzido em proteína.

Como os éxons são as partes que contêm as instruções para produzir proteínas, eles representam a fração funcional do gene. No genoma humano, essas regiões correspondem a apenas cerca de 1–2% de todo o DNA, mas concentram grande parte das mutações associadas a doenças.

Para que serve?

Sequenciamento do exoma completo é usado para identificar alterações genéticas que podem explicar doenças raras, hereditárias ou ainda sem diagnóstico definido.

Como funciona?

O processo envolve várias etapas experimentais e computacionais.

1. Preparação do DNA

Primeiro, o DNA é extraído das células do indivíduo, geralmente a partir de sangue ou saliva.

2. Captura do exoma

Em seguida, são usadas sondas moleculares que selecionam apenas as regiões codificadoras do genoma. Esse processo é chamado de captura do exoma.

3. Leitura do DNA

Os fragmentos selecionados são sequenciados por máquinas de sequenciamento de nova geração, que leem milhões de fragmentos de DNA simultaneamente, base por base.

4. Análise dos dados

As sequências obtidas são então comparadas entre si para reconstruir trechos maiores do genoma (montagem de novo) ou alinhadas a um genoma de referência, permitindo identificar diferenças na sequência do DNA, chamadas variantes genéticas.

Essas diferenças podem incluir:

  • SNPs (substituições de uma única base)
  • inserções ou deleções pequenas
  • variações estruturais maiores

Por que sequenciar apenas o exoma?

Sequenciar todo o genoma pode ser mais caro e gerar uma quantidade muito maior de dados para análise. Como grande parte das mutações associadas a doenças ocorre nas regiões codificadoras, o sequenciamento do exoma oferece uma relação eficiente entre custo e informação biológica, sendo especialmente útil em pesquisas médicas e diagnóstico genético.


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