O sequenciamento completo do genoma (WGS) é uma técnica essencial para determinar a sequência completa do DNA de um organismo. Esse processo busca capturar a totalidade, ou quase totalidade, da sequência de DNA de um organismo em um único momento. O processo passa por várias etapas, desde o isolamento do DNA até a análise dos dados gerados, incluindo fragmentação do DNA, sequenciamento, montagem do genoma e análise bioinformática.
Originado da necessidade de compreender a genética dos seres vivos, o WGS evoluiu ao longo das décadas, impulsionado por avanços significativos na compreensão química dos nucleotídeos e ácidos nucleicos.
Um marco importante foi o desenvolvimento do método de Sanger, vencedor do Prêmio Nobel de Química em 1980. Esse método permitia a determinação da sequência de nucleotídeos do DNA através da interrupção da cadeia com os nucleotídeos marcados para leitura por raio-x de forma manual, exigindo leituras a olho nu.
No entanto, o surgimento do sequenciamento de nova geração, por volta de 2005, revolucionou o campo. Utilizando adaptadores ligados covalentemente aos fragmentos de DNA, essa nova tecnologia permite a amplificação e detecção dos nucleotídeos em uma única etapa, proporcionando maior eficiência e produzindo milhões de sinais em paralelo. Além disso, o sequenciamento de nova geração é caracterizado por um custo significativamente mais baixo por megabase e prazos mais curtos, em comparação com o método de Sanger.
Atualmente um dos equipamentos de maior destaque é o Illumina. O princípio deste método envolve o uso de bridge PCR, onde pontes de DNA são geradas e amplificadas em uma superfície sólida, formando agrupamentos conhecidos como clusters. Cada um dos milhões de clusters produzidos contém mais de mil cópias do DNA inicial, que serão sequenciadas utilizando uma estratégia semelhante ao método Sanger.
A distinção está no uso exclusivo de terminadores fluorescentes, garantindo que apenas um nucleotídeo seja incorporado em cada etapa. Esse avanço representou uma significativa evolução na genômica, possibilitando o sequenciamento de um genoma humano completo por apenas mil dólares e gerando seis bilhões de bases por dia, o que permite sequenciar mais de 18 mil genomas por ano.
Apesar dos benefícios em custo e tempo, o sequenciamento de nova geração enfrenta desafios, como a necessidade de recursos computacionais para lidar com o volume massivo de dados e a diversidade de formatos de arquivo gerados. Porém, seu uso tem substituído gradualmente o método de Sanger.
A bioinformática desempenha um papel crucial nesse processo, com a análise dos dados gerados pelo sequenciamento completo do genoma exigindo software especializado para identificar genes, variantes genéticas e características específicas. A comparação com genomas de referência é comum para identificar diferenças e variações genéticas.
Com o avanço tecnológico contínuo, espera-se que as tecnologias de sequenciamento melhorem a capacidade de produção e qualidade dos dados, abrindo novas possibilidades de pesquisa em áreas como biologia evolutiva, genética moderna e biodiversidade. O sequenciamento completo do genoma representa uma ferramenta poderosa na pesquisa biotecnológica, permitindo uma compreensão mais profunda da genética dos organismos e abrindo novas fronteiras de estudo em diversas áreas relacionadas.
Agora conhecemos mais um pouquinho sobre o sequenciamento completo do genoma e suas tecnologias e desenvolvimentos! Caso ainda tenham dúvidas que não foram respondidas continue explorando neste link. Juntos podemos impactar a sociedade através da biotecnologia.
Referências Bibliográficas:
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- CARVALHO, M.C.C.G; SILVA, D.C.G. Sequenciamento de DNA de nova geração e suas aplicações na genômica de plantas. Ciência Rural, v. 40, p. 735-744, 2010.
- CHRISTOFF, A.P. Capítulo 2 Genômica e sequenciamento de nova geração. Marcadores Moleculares na Era Genômica: Metodologias e Aplicações, p. 21, 2017.