sexta-feira, 15 de fevereiro de 2013

A era dos genomas comparáveis



Há pouco mais de uma década quase não havia genomas completos para serem analisados. Hoje faltam programas e mão de obra especializada para dar conta da quantidade de sequências de DNA já depositadas em bases públicas de dados e que saem diariamente de uma nova geração de sequenciadores.

Extremamente velozes, essas máquinas determinam os pares de bases do material genético, as chamadas letras químicas, a um preço milhares de vezes menor do que no início dos anos 2000, quando chegou ao fim a epopeia de sequenciar o primeiro genoma humano.

De olho nesse desafio, o matemático João Meidanis, sócio-fundador da empresa Scylla Bioinformática e professor da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), investiu numa linha de pesquisa: criar métodos mais simples e eficientes para comparar dois ou mais genomas.

Ao lado de Pedro Feijão, ex-aluno seu de doutorado, formulou em 2009 a base teórica de uma técnica para comparar genomas inteiros denominada single-cut-or-join (SCJ) e, no ano passado, testou-a na prática em genomas de alguns organismos, como plantas e bactérias.

“Com nosso método, podemos comparar facilmente dois ou mais genomas sem aumentarmos exponencialmente o número de cálculos, como ocorre com outras técnicas”, afirma Meidanis. “Assim podemos construir árvores genealógicas e ver quais são os genomas mais próximos e os mais distantes do ponto de vista evolutivo.”

O matemático foi um dos coordenadores de bioinformática do projeto que sequenciou, no ano 2000, o genoma da bactéria da Xylella fastidiosa, causadora da doença do amarelinho nos laranjais. O trabalho rendeu a primeira capa da revista científica Nature a uma pesquisa brasileira.

Para confrontar todo o material genético de uma espécie com o de outra, os pesquisadores têm de recorrer a simplificações. A principal delas é considerar que os genes presentes nos genomas comparados são exatamente os mesmos, embora estejam ordenados de forma diferente na sequência específica de cada organismo.

Partindo desse raciocínio, os métodos para comparar genomas contabilizam o número de rearranjos que teriam sido necessários para que um genoma se transformasse no outro. Esses rearranjos decorrem da movimentação de grandes segmentos de DNA ocorrida ao longo do tempo na sequência original. Dessa forma, quanto menor for o número de rearranjos que separam dois genomas, mais próximos eles se encontram na árvore evolutiva.

Em seu método, Meidanis e Feijão formularam uma definição alternativa para o conceito de ponto de quebra (breakpoint), parâmetro importante para encontrar rearranjos numa sequência e, assim, calcular a proximidade de dois genomas. Ponto de quebra é o local em que há uma interrupção num longo segmento conservado nos genomas que estão sendo comparados.

No ano passado, a dupla ainda refinou outro método de comparação de genomas, mais elaborado que o SCJ. Inicialmente proposta no ano 2000, essa segunda técnica permitia confrontar apenas genomas circulares. Com o aperfeiçoamento, passou também a ser útil para comparar o material genético de cromossomos lineares.

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