16.2: Telas Genéticas

Triagens genéticas são ferramentas utilizadas para identificar genes e mutações responsáveis por fenótipos de interesse. Os exames genéticos ajudam a identificar indivíduos ou grupos de pessoas em risco de desenvolver doenças genéticas e ajudam-nos com intervenção precoce, terapia direcionada e opções reprodutivas.

Triagens genéticas futuras

As triagens genéticas diretas ou “clássicas” envolvem a criação de mutações aleatórias no DNA de um organismo usando radiação, mutagênicos ou inserção de bases adicionais, que resultam em mudanças visíveis no fenótipo. O mutante é endogâmico para obter progênies homozigotas para a mutação. A mutação e seu fenótipo associado são identificados e o locus gênico no cromossomo é mapeado.

Triagens genéticas reversas

As triagens genéticas reversas envolvem a ruptura de genes conhecidos, seguida pela triagem de fenótipos mutantes resultantes dessas manipulações. A triagem de expressão é um tipo de triagem genética reversa que envolve bibliotecas de vetores contendo as sequências codificadoras de proteínas de vários genes extraídos do genoma de um organismo ou de amostras ambientais. Essas telas auxiliam na identificação de novas proteínas. Por exemplo, no peixe-zebra, utilizando o rastreio genético reverso, são identificados os genes envolvidos no desenvolvimento inicial.

Formulários

As triagens genéticas têm diversas aplicações, como identificação de interações proteicas, caracterização de interações gene-medicamento e compreensão da causa de doenças. Por exemplo, uma biblioteca de levedura mutante gerada utilizando mutagênese aleatória em larga escala com inserções de transposon pode ser cultivada na presença de um medicamento. O efeito da droga em cada mutante pode ser analisado por PCR seguido de microarranjos ou análise de sequenciamento. Da mesma forma, os rastreios podem ser utilizados para a análise de genes e redes moleculares perturbadas em doenças humanas. Por exemplo, os genes envolvidos em doenças neurodegenerativas podem ser identificados através da cultura de neurônios na presença de vírus que codificam ARN para derrubar a expressão de diferentes genes alvo. As células podem então ser imunocoradas e analisadas para detectar anormalidades físicas e identificar os genes responsáveis.

As triagens genéticas são ferramentas analíticas para estudar a correlação entre o genótipo e o fenótipo de um organismo. Eles são amplamente classificados em triagens genéticas diretas e triagens genéticas reversas.

As telas diretas envolvem a identificação dos genes responsáveis por uma característica observada, como a cor das pétalas, usando assim um fenótipo conhecido para estudar um genótipo desconhecido.

Essas telas geralmente envolvem o genoma de um organismo sendo mutado aleatoriamente para induzir uma mudança no fenótipo. Em seguida, os organismos mutantes são criados até que os genes sejam homozigotos, para garantir a expressão de fenótipos recessivos. Os organismos são então rastreados quanto a características de interesse.

Por exemplo, para identificar genes responsáveis por defeitos morfológicos em embriões de peixe-zebra, os espermatozoides de machos adultos são mutados com um produto químico, etilnitrosourea, e depois cruzados com uma fêmea do tipo selvagem.

Os machos F1 resultantes são cruzados novamente com uma fêmea do tipo selvagem e mutações dominantes observadas na progênie F2. Os indivíduos F2 são então consanguíneos para identificar mutantes de genes recessivos em indivíduos F3.

Os genes responsáveis pelo fenótipo alterado podem então ser determinados por diferentes métodos. Em uma técnica, genomas de vários organismos mutantes e selvagens são sequenciados. Uma região que é semelhante em todos os mutantes, mas não nos tipos selvagens, ajuda a localizar o gene mutado.

Além disso, as triagens genéticas diretas podem ser usadas para identificar mutações que aumentam ou suprimem a gravidade de um fenótipo em organismos. Estes são conhecidos como telas modificadoras.

Em contraste, as triagens genéticas reversas vão de genótipo para fenótipo e examinam o fenótipo resultante da mutação de um gene específico com uma função desconhecida.

Por exemplo, considere os genes para chaperonas moleculares em Drosophila. As chaperonas moleculares são proteínas essenciais para o dobramento de outras proteínas em diferentes partes do organismo. O knockdown direcionado de diferentes genes de chaperona em olhos de Drosophila pode resultar em defeitos morfológicos observáveis, ajudando assim a identificar quais dessas chaperonas são essenciais para o desenvolvimento ocular.

Alternativamente, a triagem de expressão é outro método de genética reversa. Aqui, um gene com uma função desconhecida é expresso em um organismo diferente, e mudanças no fenótipo são observadas no hospedeiro para determinar a função do gene.