Precisamos falar sobre genômica (parte 1).

O público em geral está acostumado com o termo "clássico" genética. Porém o termo genômica é menos popular.
A grosso modo, genômica pode ser definida como a ciência que estudas os genomas (sério ??). Enquanto a genética se limita a estudar os genes individualmente. 

Mas o que seriam genomas? Nada mais do que o conjunto de genes que definem um organismo.

Ok, mas o que é um gene?  Bom, isso é mais uma coisa difícil de definir em biologia. 

Antes de defini-lo, vamos lembrar um pouco de Biologia Molecular.

No ano de 1958, um cara muito esperto chamado Francis Crick propôs o dogma central da biologia molecular.   A imagem abaixo ilustra o tal dogma:

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Central_dogma_of_molecular_biology

Segundo o dogma, DNA sempre seria transcrito para RNA e traduzido para uma sequência de proteína. O conceito mais clássico de gene dizia que um gene era um segmento de DNA que é responsável por codificar uma proteína.

Porém, dogmas não cabem em ciências, então os retrovírus estão aí para quebrar esse dogma. Nesses vírus, a molécula que armazena a informação genética é na verdade RNA, que eventualmente é traduzido reversamente para DNA por uma enzima trasncriptase reversa. Um esquema desse "dogma estendido" pode ser visto abaixo:

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Central_dogma_of_molecular_biology

Com o passar do tempo, o conceito de gene foi sendo modificado por diversos autores de acordo com novas descobertas, como genes reguladores, promotores, etc. Esses genes não carregam informação genética clássica, ou seja, não codificam proteínas, mas são responsáveis por regular ou promover atividade de genes codificantes. 

Trocando em miúdos, a genômica se propõe a estudar todos os genes (codificantes ou não) de um determinado organismo. 

Para isso o primeiro passo é o sequenciamento de todo do DNA de um determinado organismo. Hoje todos sabemos que este sequenciamento é apenas o primeiro passo mas por muitos anos nas décadas passadas, o sequenciamento de DNA foi vendido como a solução para todos os problemas do mundo. Foram gastos bilhões de dólares em reagentes, equipamentos e mão de obra durante a era da genômica, que culminou com o projeto genoma humano. Esse projeto começou em 1990 

e inicialmente era liderado pelos institutos de saúde dos EUA (NIH), porém em 1998 a iniciativa privada entrou na corrida, através da CELERA comandada pelo polemico Craig Venter (que havia trabalhado no projeto publico no NIH no começo dos anos 1990). 

A entrada de uma empresa privada na corrida acelerou o processo e levantou um debate ético sobre questões de propriedade da informação genética (por exemplo, a preocupação era de que informações fossem mantidas sob sigilo e vendidas para empresas farmacêuticas explorarem novos alvos para medicamentos). Além do mais, a CELERA desenvolveu uma estrategia mais rápida para o sequenciamento, chamada whole genome “shotgun” sequencing. 

No fim, as duas iniciativas entraram num acordo e publicaram em fevereiro de 2001 ao mesmo tempo o primeiro rascunho do genoma nas duas mais importantes revistas cientificas que existem, a Nature e a Science. Em 2003 e 2005, versões mais completas e com menos erros foram publicadas.

Fonte:http://biobunch.blogspot.de/2013/11/cafe-scientifique-lincoln-1-dr-rajiv.html

O Brasil também entrou na corrida genômica, e com um investimento pesado da FAPESP, o primeiro projeto genoma tupiniquim foi sequenciado, o da praga agrícola Xylella fastidiosa (conhecida como amarelinho). O projeto custou uma fortuna, mas rendeu uma publicação na Nature (e colocou o Brasil no mapa dos genomas e da bioinformática).

Da bioinformática ? Sim ... sequenciar o genoma é apenas o primeiro passo. Toda a informação biológica retirada de um genoma é realizada através de bioinformática. O sequenciamento automático de DNA gera como resultado arquivos que basicamente são sopas de letrinhas. O primeiro problema é montar essas letras na ordem correta.

Como limitação da técnica de sequenciamento, só é possível sequenciar pequenos trechos de DNA por vez (pode variar de 50 pares de base em sequenciadores como Solid até alguns milhares de pares base, em sequenciadores de terceira geração como o PacBio.

Sequenciador PacBio RS II

Para se ter ideia dá escala, o genoma humano possui cerca de 3 bilhões de pares de base. Montar esses pedaços na ordem correta para obter a sequencia de cada cromossomo é um dos maiores desafios da bioinformática.

Tamanho de genomas em pares de base dos diferentes organismos. Fonte: http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/BIOL2060-18/CB18.html

Para quem quiser se aprofundar mais no assunto, sugiro essa apresentação em PPT muito boa que encontrei quando preparava uma aula sobre o assunto. 

Após a fase de montagem do quebra-cabeça genômico, precisamos identificar a localização dos genes (em qual cromossomo e em qual região se encontram) e suas  respectivas funções biológicas. Essa etapa é denominada "anotação funcional" do genoma. 

Sequenciamento e montagem de genomas (fonte: http://www.discoveryandinnovation.com/BIOL202/notes/images/shotgun_genome1.jpg)

O problema é que nem sempre é possível determinar a função dos genes, muitos deles permanecendo com função desconhecida até hoje. Muitas vezes nem é mesmo possivel ter certeza se determinado segmento de DNA é codificante, regulador ou não tem função alguma (fazendo parte de um controverso "deserto gênico", ou "DNA lixo").

Ou seja, a falsa promessa de que projetos genomas resolveriam todos os problemas de saúde da humanidade, permanece pelo menos até hoje, uma realidade bem distante.  

Na segunda parte desse texto falarei um pouco sobre a era pós-genômica e as aplicações práticas de tudo isso.

Até a próxima !