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Da duplicação genética ao câncer: como as amplificações afetam nossa saúde?
Em biologia molecular, um fragmento amplificado (amplicon) refere-se a um segmento de DNA ou RNA. Este segmento genético é a fonte ou produto de um evento de amplificação ou replicação. A formação de fragmentos amplificados pode ser artificial, como por meio da reação em cadeia da polimerase (PCR) ou reação em cadeia da ligase (LCR), ou pode ser causada pela duplicação natural do gene. Nesse contexto, amplificação refere-se ao processo de produção de uma ou mais cópias, principalmente de fragmentos amplificados.
A presença de fragmentos amplificados tem aplicações importantes em pesquisa, medicina forense e medicina, incluindo detecção e quantificação de doenças infecciosas, identificação de restos mortais e extração de genótipos de cabelo humano.
As duplicações genéticas naturais desempenham um papel fundamental na evolução e estão associadas ao desenvolvimento de vários cancros humanos, incluindo o linfoma primário de células B do mediastino e o linfoma de Hodgkin. Neste contexto, fragmentos amplificados podem referir-se tanto a fragmentos de DNA cromossômico que foram cortados, amplificados e reinseridos no genoma, quanto a fragmentos de DNA extracromossômico conhecidos como minutos duplos, cada um dos quais pode ser composto por um ou múltiplos genes. .
A amplificação dos genes codificados nestes fragmentos amplificados geralmente aumenta a transcrição destes genes, levando em última análise ao aumento da produção das proteínas associadas.
Estrutura do fragmento amplificado
Em geral, a estrutura dos fragmentos amplificados pode ser sequências genéticas repetidas diretamente (cabeça com cauda) ou repetidas invertidas (cabeça com cabeça ou cauda com cauda) e pode ser uma estrutura linear ou uma estrutura circular. Fragmentos amplificados circulares são compostos de repetições invertidas imperfeitas, um fenômeno que se acredita ter origem em fragmentos amplificados lineares precursores. O comprimento dos fragmentos amplificados durante a amplificação artificial é determinado pelo propósito do experimento.
Técnicas para amplificar fragmentos
Devido ao desenvolvimento de métodos de amplificação, como a reação em cadeia da polimerase (PCR), a análise de fragmentos amplificados tornou-se viável. Além disso, com o surgimento de tecnologias de sequenciamento genético mais baratas e de alto rendimento, como o famoso sequenciamento semicondutor Ion Torrent, essas tecnologias permitem um estudo mais aprofundado de fragmentos amplificados na biologia do genoma e na pesquisa genética.
Usando o gene 16S rRNA, os cientistas podem classificar as bactérias comparando a sequência do fragmento amplificado com sequências conhecidas, e isso também se aplica ao gene 18S rRNA e à região não codificadora ITS1 no domínio fúngico.
Qualquer que seja o método escolhido para amplificar o fragmento amplificado, alguma técnica deve ser usada para quantificar o produto amplificado. Estas técnicas normalmente incluem uma etapa de captura e uma etapa de detecção, embora a implementação específica destas etapas dependa do método de detecção individual. Por exemplo, o Amplicor HIV-1 Monitor Assay (RT-PCR) identifica o HIV no plasma, e o HIV-1 QT (NASBA) é usado para medir a carga viral no plasma através da amplificação de fragmentos de RNA do HIV.
Aplicação de fragmentos amplificados
A tecnologia PCR pode ser usada para detectar o sexo em amostras de DNA humano. Os locais de inserção do elemento Alu são selecionados para amplificação e avaliação de tamanho, e a determinação do sexo utiliza AluSTXa e AluSTYa nos cromossomos X e Y para reduzir a possibilidade de erro. O cromossomo inserido produz fragmentos maiores quando amplificado. Os homens apresentarão dois fragmentos de amplificação de DNA, enquanto as mulheres terão apenas um.
No diagnóstico da tuberculose, a tecnologia LCR terá como alvo a sequência que contém o antígeno proteico B, usando quatro iniciadores oligonucleotídicos, dois para a cadeia sense e dois para a cadeia antisense. Esses primers ligam-se próximos uns dos outros para formar porções de DNA de fita dupla que, uma vez isolados, podem ser direcionados para replicação futura e o produto pode ser detectado por um imunoensaio enzimático de micropartículas (MEIA).
À medida que o estudo dos fragmentos amplificados avança, a nossa compreensão dos genes continua a aumentar. No futuro, que novas mudanças ocorrerão na aplicação de fragmentos amplificados no tratamento de doenças e na compreensão de processos evolutivos? Isso nos ajudará a encontrar mais respostas para os mistérios da saúde?
