Genoma Humano

O genoma humano, na sua forma diplóide, consiste em aproximadamente 6 a 7 milhões de pares de bases de DNA organizados linearmente em 23 pares de cromossomos. Pelas estimativas atuais, o genoma contém 50.000 a 10.000 genes (os quais codificam um número igual de proteínas) que controlam todos os aspectos da embriogênese, desenvolovimento, crescimento, reprodução e metabolismo-essencialmente todos os aspectos do que faz o ser humano um organismo funcionante.
A caracterização e conhecimento dos genes e sua organização no genoma têm um impacto enorme na compreensão dos processos fisiológicos do organismo humano na saúde e na doença e, por conseguinte, na prática da medicina em geral.

ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS

A molécula de DNA do cromossomo existe como um complexo com uma família de proteínas básicas denominadas histonas e com um grupo heterogêneo de proteínas ácidas não-histonas que estão bem menos caracterizadas.

Existem cinco tipos principais de histonas (H1, H2A, H2B, H3, H4) que desempenham um papel crucial no acondicionamento apropriado da fibra de cromatina.

Durante o ciclo celular, os cromossomos passam por estágios ordenados de condensação e descondensação. Quando condensado ao máximo, o DNA dos cromossomos mede cerca de 1/10.000 do seu comprimento natural.

Quando as células completam a mitose ou meiose, os cromossomos se descondensam e retornam ao seu estado relaxado como cromatina no núcleo em interfase, prontos para recomeçar o ciclo.

CLASSES DE DNA

O DNA das células eucariontes apresenta três frações caracterizadas pelo grau de repetição:

DNA Singular ou de Cópia Única

Constitui a maior parte do DNA no genoma. As sequências que codificam proteínas (isto é, a porção codificadora dos genes) compreendem apenas uma pequena proporção do DNA de cópia única. A maior parte do DNA de cópia única encontra-se em extensões curtas, entremeadas com diversas famílias de DNA repetitivo . Proporção do genoma: 75% .

DNA Repetitivo Disperso

Consiste em sequências relacionadas que se espalham por todo o genoma, em vez de ficarem localizadas.
Os elementos repetidos dispersos mais exatamente estudados pertencem à família Alu e à família L1.

Família Alu

Tem essa denominação porque a maioria dos seus membros é clivada por uma endonuclease de restrição bacteriana denominada Alu I, instrumento importante da tecnologia do DNA recombinante.
Os membros dessa família têm um comprimrnto de cerca de 300 pares de bases e são relacionados uns aos outros, mas não exibem uma sequência idêntica. No total existem cerca de 500.000 membros da família Alu no genoma, estimando-se que constituam 3% do DNA humano.

Família L1

Constituem sequências repetidas longas encontradas em cerca de 10.000 cópias por genoma. Assim, embora haja muito menos cópias nessa família do que na Alu, seus membros são bem mais longos e a contribuição para a constituição do genoma é cerca de 3% também.

DNA Satélite

Envolve sequências repetidas (em tandem) agrupadas em um ou em alguns locais, intercaladas com sequências de cópia única ao longo do cromossomo.

As famílias de DNA satélite variam quanto à localização no genoma, comprimento total da série em tandem, comprimrnto das unidades repetidas que constituem a série.

TÉCNICAS DE ANÁLISE DOS CROMOSSOMOS

O estudo dos cromossomos, sua estrutura e sua herança denomina-se citogenética. A ciência da citogenética humana moderna data de 1956, quando Tjio e Levan criaram técnicas eficazes para análise dos cromossomos e estabeleceram que o número normal de cromossomos é de 46.

Os cromossomos de uma célula humana em divisão são mais facilmente analisados no estágio de metáfase. Nestes estágios, os cromossomos aparecem ao microscópio como uma dispersão cromossômica e cada cromossomo apresenta duas cromátides, unidas pelo centrômero.

Cultura Celular

As células para análise cromossômica devem ser capazes de crescimento e divisão rápida em cultura. As células mais acessíveis são os leucócitos, especificamamente linfócitos T.

O procedimento abaixo, mostra como preparar, a curto prazo, uma cultura destas células adequadas para análise:

Obtém-se uma amostra de sangue periférico e acrescenta-se heparina para evitar coagulação;
A amostra é em seguida centrifugada a uma velocidade que permita aos leucócitos se sedimentarem como uma camada distinta;
Os leucócitos são colhidos, colocados em meio de cultura tecidual e estimulados a dividir-se pelo acréscimo de um agente mitogênico (estimulante da mitose), a fito-hemaglutinina.
A cultura é incubada por cerca de 72 horas, até que as células estejam se multiplicando rapidamente;
Acrescenta-se, então, uma solução diluída de colchicina, para impedir a conclusão da divisão celular inibindo a formação de fusos e retardando a separação dos centrômeros. Em consequência, células paradas na metáfase acumulam-se na cultura;
Em seguida, adiciona-se uma solução hipotônica para causar tumefação nas células, lisando-as e liberando os cromossomos, mas mantendo os centrômeros intactos;
Os cromossomos são fixados, espalhados em lâminas e corados por uma de várias técnicas e prontos para análises.
Identificação dos Cromossomos
Os métodos de coloração originalmente disponíveis não permitiam a identificação dos 24 tipos de cromossomo. Contudo com as técnicas atualmente empregadas, identificam-se todos os cromossomos.
Vários métodos de bandeamento são empregados rotineiramente nos laboratórios de citogenética para identificação dos cromossomos e análise da estrutura cromossômica.

Bandeamento G

Os cromossomos são inicialmente tratados com tripsina, para a desnaturação das proteínas cromossômicas e em seguida são corados com o corante Giemsa. Cada par de cromossomos cora-se num padrão típico de bandas claras e escuras.

Bandeamento Q

Os cromossomos são tratados com quinacrina-mostarda ou compostos semelhantes e em seguida examinados por microscopia de fluorescência. Os cromossomos coram-se num padrão específico de bandas brilhantes e opacas (bandas Q); as bandas brilhantes correspondem quase exatamente às bandas G escuras.

Bandeamento R

Os cromossomos recebem pré-tratamento com calor antes da coloração Giemsa . Nesse caso, as bandas claras e escuras resultantes (bandas R) são o inverso das produzidas por bandeamento G ou Q.

Bandeamento C

Envolve a coloração da região centrômérica de cada cromossomo e outras regiões que contenham heterocromatina.

Bandeamento de alta resolução

Esse tipo de bandeamento cora cromossomos preparados num estágio inicial da mitose (prófase ou prometáfase) que estão ainda em uma condicão relativamente não-condensada.

Citogenética molecular

Podem-se usar sondas de DNA específicas para cromossomos ou regiões cromossômicas particulares ou diagnosticar rapidamente a existência de um número anormal de cromossomos no material clínico.