O teste de DNA é uma técnica de análise genética que permite identificar uma pessoa a partir de uma pequena quantidade de amostras biológicas.
Essa análise permite definir uma impressão digital genética para identificação com base no seguinte fato:
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Embora os humanos compartilhem a maioria do DNA
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Cada indivíduo tem uma parte do seu DNA que é única
Para entender como o laboratório destaca nosso perfil genético, precisamos começar pelo básico e entender o que exatamente é o DNA.
O DNA é uma longa molécula de informação que é enrolada e condensada em uma bola presente nos núcleos de nossas células.
Uma pessoa tem em cada uma dessas células 46 bolas de DNA que chamamos de cromossomos: 23 herdados de nossa mãe biológica e 23 de nosso pai.
É importante notar que o DNA gerencia quase todas as nossas funções biológicas; ele é o portador de nossa informação genética e também fornece instruções de fabricação.
Análise Genética de DNA
Composição do DNA
O DNA é, portanto, uma molécula composta fundamentalmente por nucleotídeos. Sem entrar em detalhes, os nucleotídeos são componentes orgânicos formados a partir de elementos químicos. No total, existem 4 tipos de nucleotídeos simbolizados pelas letras A, C, G e T: (Adenina, Citosina, Guanina e Timina)
Em nosso DNA, os nucleotídeos se agrupam em estruturas mais complexas para formar o que chamamos de aminoácidos. Além disso, essa combinação de nucleotídeos em aminoácidos se agrupa novamente para, em última análise, formar as proteínas do nosso corpo.
As proteínas desempenham uma infinidade de funções dentro do organismo. Elas gerenciam toda a nossa atividade biológica, desde a criação de moléculas até a gestão de funções vitais e a transmissão de informações. Dependendo de seus papéis, elas podem ter diferentes nomes (enzimas, miosina, histonas…)
Genes no DNA
O DNA é, portanto, uma estrutura complexa que agrupa diferentes componentes químicos em uma organização de dupla hélice. Duas longas cadeias paralelas e complementares de nucleotídeos ligadas por ligações moleculares.
Saiba que, no DNA, toda a sua arquitetura e a relação entre os nucleotídeos são rigorosamente organizadas por elementos químicos:
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Oposto a um G, sempre há um C e vice-versa
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Oposto a um A, sempre há um T e vice-versa
Essa organização rigorosa permite que a molécula seja facilmente duplicada.
Um gene é uma cadeia na molécula de DNA. É um segmento de DNA que, dependendo da sua expressão, define o papel da sua célula (célula do coração, célula do fígado ou célula do cérebro...)
O papel do gene, dependendo da sua célula, determina a existência de duas funções principais na molécula de DNA:
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Regiões codificantes, que são usadas para produzir e criar novas proteínas
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Regiões não codificantes, que têm um papel na regulação das proteínas
Considera-se que as regiões não codificantes cobrem cerca de 98% do nosso DNA.
Ainda na mesma lógica, os genes também são posicionados rigorosamente e especificamente no DNA. Isso facilita a localização de um gene específico, já que sua posição permanece inalterada em todos os humanos.
Ao localizar um gene preciso, falamos então de um locus.
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Para uma região codificadora de DNA, o locus é identificado com o nome da proteína usada.
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Para uma região não codificadora de DNA, cada locus é nomenclaturado de acordo com um código específico:
O locus D18S52: está localizado no cromossomo 18, ele suporta uma sequência de nucleotídeos que não é encontrada em outro lugar (S) e carrega o número 52, daí D18S52.
Polimorfismos
Claro, os humanos pertencem todos à mesma espécie com um grande número de semelhanças na estrutura dos nucleotídeos. No entanto, nossa extraordinária diversidade se origina de pequenas variações.
Essas variações entre indivíduos são chamadas de polimorfismos e a análise de uma amostra de DNA permite observar essas variações e compará-las. Ao pegar dois indivíduos aleatórios, encontramos cerca de 1 variação a cada 1200 nucleotídeos.
Existem dois tipos de variações dependendo da região codificadora ou não codificadora do DNA.
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Quando a variação polimórfica está em uma região codificadora, a variação é visível na proteína do locus (estrutura do nucleotídeo no aminoácido e aminoácidos na proteína)
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Quando a variação polimórfica está em uma região não codificadora, a variação é visível pelo número de repetições de nucleotídeos. Falamos então de polimorfismo de comprimento.
Os polimorfismos de comprimento são sequências repetitivas de nucleotídeos que podem se repetir várias vezes seguidas, como o grupo: AAGTA, que pode variar de uma pessoa para outra e, portanto, se repetir 11 vezes em uma pessoa, 14 vezes em uma segunda ou 15 vezes em uma terceira.
O termo usado para se referir às variantes entre indivíduos é "Alelo".
Durante uma análise, um indivíduo sempre terá dois alelos para cada característica genética. Um alelo representando a variante presente no cromossomo paterno e um alelo representando a variante presente no cromossomo materno.
Uma sequência polimórfica que se repete é composta por um mínimo de 10 nucleotídeos. Por essa razão, é comumente chamada de VNTR (Variable Number Tandem Repeats) ou minisatélite.
Uma sequência polimórfica que se repete com um pequeno número de nucleotídeos (menos de 10), falamos então de STR (Short Tandem Repeat) ou microssatélite.
Sequências curtas como os STRs acabaram prevalecendo na análise genética devido às suas vantagens:
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são numerosas (cerca de 50.000 dessas sequências no DNA humano)
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podem ser analisadas simultaneamente (análise multiplex)
No entanto, às vezes sofrem de polimorfismo limitado.
Sequências Repetitivas: VNTR e STR
A primeira etapa na análise genética é a extração e purificação do DNA. Para isso, a molécula de DNA deve ser destacada de seu suporte e substâncias que possam interferir na análise devem ser dissolvidas. Os cientistas então imergem a amostra em um meio aquoso que eliminará todas as substâncias externas, deixando apenas a molécula de DNA.
Dependendo do tipo de análise, as sequências de STR são escolhidas e cuidadosamente cortadas com uma proteína natural: a enzima de restrição.
As enzimas de restrição são proteínas particulares porque se originam de bactérias. Elas têm a capacidade de cortar moléculas de DNA em sequências específicas, dependendo da enzima escolhida. Elas são, portanto, ferramentas amplamente utilizadas em engenharia genética e laboratórios de biologia.
Extração de DNA
Análise de DNA
A segunda etapa é a amplificação por PCR. Este é um método que permite, a partir de uma pequena amostra, copiar rapidamente sequências precisas de DNA em muitas cópias. Essa técnica de cópia, que permite dobrar a quantidade de DNA em um curto espaço de tempo, é possível graças à descoberta da enzima chamada “DNA polimerase” (proteína) que permite a reconstrução perfeita de uma hélice de DNA previamente separada.
A amplificação por PCR é feita com a seguinte mistura ativa:
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Amostra de DNA: segmento previamente cortado
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Nucleotídeos adicionais
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Primers de DNA: cadeias simples complementares da amostra a ser copiada
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DNA polimerase: enzima que reconhece os primers e monta os nucleotídeos para copiar o DNA alvo
A mistura é submetida a variações rápidas de temperatura em um ciclo programado.
Cada ciclo consiste em 3 etapas:
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Desnaturação a 90° para separar as hélices de DNA em 2
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Hibridização a 45° para fixar os primers aos fragmentos de DNA
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Elongação a 72° que permite a reconstrução do DNA faltante pela enzima DNA polimerase usando os primers e nucleotídeos adicionados
Com cada ciclo, o número de cópias dobra. Em 30 ou 40 ciclos, milhões de cópias da sequência alvo são obtidas.
PCR
(reação em cadeia da polimerase)
A terceira etapa é a separação do DNA por eletroforese. Este método permite, sob o efeito de um campo elétrico, separar as proteínas do DNA de acordo com seu tamanho e peso molecular. O experimento pode ser feito em um tubo ou em um gel e permite a observação da migração da sequência de DNA de acordo com sua composição.
Os fragmentos se movem de acordo com seu tamanho em direção ao polo positivo porque o DNA é carregado negativamente. Quanto menor o fragmento, mais rápido ele migra (e, portanto, mais distante). Todos os fragmentos do mesmo tamanho formam uma linha perceptível e permitem caracterizar seu conteúdo de DNA.
Assim, com base no resultado da migração após a eletroforese, o laboratório pode determinar a composição do fragmento: o número de nucleotídeos e seu número de repetições.
A análise dos fragmentos obtidos por eletroforese forma a impressão digital genética de uma pessoa, que pode então ser comparada para determinar um vínculo de parentesco. Uma vez que o comprimento de um fragmento específico pode variar de um indivíduo para outro, exceto para gêmeos idênticos, a probabilidade de que duas pessoas tenham a mesma impressão digital genética é quase zero (1 em 3 bilhões).
Eletroforese
Análise de DNA Mitocondrial
O teste de DNA mitocondrial (mtDNA) é uma análise genética que não usa a informação genética encontrada em nosso DNA nuclear. É um teste não padrão, não focado no DNA nuclear presente em nossas células como anteriormente, mas sim na análise do DNA das mitocôndrias.
As mitocôndrias são bactérias antigas que entraram em uma célula para formar uma relação simbiótica milhões de anos atrás. Essa relação transformou a bactéria em uma verdadeira organela para a célula.
As organelas são pequenos compartimentos especializados em certas funções que regulam a vida e a atividade da célula. Hoje, a mitocôndria é especializada na produção de energia para a célula.
O DNA mitocondrial corresponde ao DNA que está dentro da mitocôndria, daí seu nome, e não ao DNA presente no núcleo da célula, que é o suporte do patrimônio genético de um indivíduo.
O DNA mitocondrial é um DNA circular que conta com várias centenas de mitocôndrias por célula e cada uma contém cerca de dez cópias de seu DNA. Assim, ele estará presente em várias milhares de cópias, enquanto o DNA nuclear está presente em apenas duas cópias. Por essa razão, o DNA mitocondrial pode ser isolado de amostras antigas ou muito degradadas onde o DNA nuclear não é detectado.
Mitocôndrias
A análise do DNA mitocondrial não permite uma identificação 100% de um indivíduo porque várias pessoas podem ter o mesmo mtDNA. Mas pode se tornar muito útil para verificar um vínculo familiar ou uma busca por origens.
De fato, a particularidade desse DNA é que ele é estritamente transmitido pela linha materna. De fato, durante a fertilização, quando o óvulo materno e o espermatozoide paterno se fundem, apenas o óvulo possui mitocôndrias e permite a transmissão.
Isso significa que todos os irmãos terão o mesmo DNA mitocondrial transmitido por sua mãe, que o herdou de sua mãe e assim por diante ao longo da linha materna de uma pessoa.
Pode-se então pensar que toda a espécie humana tem o mesmo DNA mitocondrial, já que ele é transmitido inalterado às gerações subsequentes através da linha materna. Embora seja possível que nossa espécie tenha tido a mesma sequência de mtDNA, sabemos que naturalmente, mutações aparecem de vez em quando. Quando isso ocorre em células reprodutivas, a mutação pode ser transmitida aos descendentes.
É graças às mutações que se acumulam ao longo da evolução da espécie humana que o DNA dos descendentes de cada família estrangeira (a menos que você seja relacionado materna) sempre terá um DNA mitocondrial diferente.
Herança do DNA Mitocondrial
Ao contrário do ADN nuclear, o ADN mitocondrial não contém sequência repetitiva e as variações entre indivíduos são às vezes visíveis em um único nucleotídeo. O polimorfismo do ADN mitocondrial é, portanto, um polimorfismo de estrutura (e não de repetição como o do ADN nuclear).
A análise é feita nesses polimorfismos presentes em uma região não codificante chamada região de controle.
As sequências são amplificadas por PCR para serem posteriormente detalhadas. Isso permite obter a sequência completa dos nucleotídeos: esta é a técnica de sequenciamento.
Esta técnica é bastante trabalhosa de implementar, pois é necessário ordenar toda a zona do ADN para determinar uma variação que às vezes se apresenta em um único nucleotídeo (em média, encontram-se cerca de 8 nucleotídeos de diferença nos 600 analisados).
Quão confiável é um teste de DNA?
A confiabilidade dos resultados durante um teste de DNA dependerá de vários fatores:
A acreditação do laboratório
Verificar a acreditação do laboratório permite garantir os métodos de análise que os cientistas usam na busca de um vínculo familiar. A acreditação é um padrão internacional que um laboratório pode adquirir após uma verificação de todo o processo por um comitê externo.
Uma acreditação dá ao laboratório a possibilidade de realizar análises genéticas que podem ser legalmente reconhecidas.
Declaração da sua situação
Certifique-se de comunicar claramente antes do seu pedido sobre a situação familiar, suas dúvidas e as possíveis relações entre os participantes. O resultado do teste de DNA dependerá da sua declaração, pois está ligada a uma dedução de possibilidades.
Tipo de teste
Nem todos os testes de DNA são iguais em termos da probabilidade que oferecem, e dependendo da situação inicial, vários testes são possíveis, alguns mais confiáveis do que outros. Geralmente, é sempre aconselhável fazer testes de DNA diretamente com a pessoa em questão.
Tipo de amostra
A confiabilidade dos resultados não depende do tipo de amostra, mas nem todas as amostras fornecem informações genéticas suficientes de forma confiável para realizar um teste de DNA.
