segunda-feira, 9 de dezembro de 2013

Montando um quebra-cabeça de céu azul



Texto traduzido e adaptado. O original em inglês pode ser acessado aqui.

Enquanto o sequenciamento de DNA de alta eficiência fez do sequenciamento genômico quase uma rotina, ele deixa aos cientistas uma indesejada e demorada tarefa – montar uma infinidade de pedaços de DNA em um todo coerente. Genomas estão cheios de sequências altamente repetitivas que aparecem em uma infinidade de lugares. Imagine tentar montar um quebra-cabeça de 5000 peças, onde a figura final é apenas um grande céu azul sem nuvens, e onde todas as peças são muito parecidas. Você não tem nenhuma dica como as peças se encaixam, certo? Organizar um genoma pode ser assim em algumas partes... Para realizar essa tarefa, os cientistas devem recorrer a um trabalho intensivo usando técnicas de baixo rendimento. Mesmo assim, pode ser difícil ou até impossível de determinar onde um fragmento de DNA em particular se encaixa nesse quebra-cabeça.

Em um projeto que promete diminuir o tédio da montagem do genoma, os cientistas da Escola de Medicina da Universidade de Massachusetts, Estados Unidos, desenvolveram um novo método para juntar as curtas sequências de DNA produzidas pelas tecnologias de sequenciamento de nova geração. O doutor Job Dekkere seus colegas demonstraram que genomas inteiros podem ser montados rapidamente e com mais precisão medindo a frequência de interações entre os segmentos de DNA e utilizando a sua forma tridimensional como um guia. Empregando essa técnica, eles foram capazes de organizar mais 65 sequências do genoma humano que anteriormente não tinham lugar no quadro geral. Pensando no genoma como o quebra-cabeça de céu azul, é como se, agora, os cientistas conseguissem ver melhor as formas das peças e ter algumas dicas de como elas podem se encaixar.

Os cientistas descrevem a sua abordagem em um artigo publicado em novembro na revista Nature Biotechnology. O trabalho mostra como eles olharam para a estrutura tridimensional do genoma como um guia para a montagem de sequências de DNA lineares.

A chave, escrevem os cientistas, é uma tecnologia chamada Hi-C: "Hi-C é uma técnica experimental que mede a freqüência de interação espacial entre os segmentos de cromatina (ou seja, a estrutura como o DNA está organizado dentro do núcleo das células) ao longo de todo o genoma, correlacionando genes que estão em estreita proximidade física e os quantificando com sequenciamento de alta taxa de eficiência.

Em outras palavras, Hi-C é utilizado para medir a frequência com que cada fragmento de DNA no genoma interage com os outros. As sequências de DNA que estão localizados perto uma da outras no genoma tridimensional tendem a interagir mais frequentemente, enquanto as sequências de DNA que estão mais afastadas interagem com menos frequência . Métodos computacionais são então usados para determinar matematicamente a posição onde cada fragmento se encaixa no genoma com base nos dados de frequência de interação 3D.

Avaliando uma vantagem particular da sua técnica, os cientistas afirmam que "as características que tornam os padrões canônicos de interação da Hi-C um obstáculo para a análise das interações específicas, como sua onipresença, força e consistência, as torna uma ferramenta poderosa para estimar a posição genômica dos fragmentos."

Um dos autores do estudo, Dr. Noam Kaplan, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Dekker, opinou sobre a utilidade da técnica: "Enquanto uma determinada sequência pode encaixar em muitos lugares em um genoma linear, podemos determinar se uma determinada sequência é um melhor ajuste, de modo tridimensional, em um local ou outro, com base nos dados de interação."



Refletindo sobre as implicações da técnica de montagem do genoma de seu laboratório, Dr. Dekker comentou: "Esta nova abordagem para a montagem do genoma pode ajudar a produzir sequências genômicas de alta qualidade mais rápido e mais fácil do que os métodos atuais. Será especialmente interessante para aplicar este método para identificar aberrações cromossômicas, que são a marca registrada do câncer."

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