Polimorfismos e as mil e uma utilidades

Da Genética de Populações à Ciência Forense, os polimorfismos têm sido uma ferramenta fundamental da biologia molecular para entender e agir sobre questões da vida moderna. Vamos entender mais sobre eles, então?

Tecla SAP

Polimorfismos são variações na sequência do DNA que ocorrem na população com uma frequência superior a 1%. Variações com frequências inferiores são mutações incomuns, apenas variantes. Outras características, como localização da mutação, efeito aparente e tipos de mutação, não interferem na definição de polimorfismo.

A maioria dos polimorfismos identificados está localizada entre genes ou dentro de regiões não codificantes (íntrons), mas outros podem estar localizados na sequência codificante (éxons) de genes. Não é sempre, mas eles podem estar associados à alteração no produto gênico, modificando os aminoácidos a serem incorporados, introduzindo sítios de splicing ou adiantando o códon de parada, por exemplo.

Uma limitação para a identificação e caracterização de polimorfismos é a quantidade de indivíduos sequenciados. Atualmente, o número de genomas sequenciados é relativamente pequeno e as populações exploradas bastante limitadas, o que compromete a definição das variantes.

Os polimorfismos podem se apresentar de formas variadas no genoma, conforme apresentamos a seguir:

Polimorfismo de Nucleotídeo Único

Os Polimorfismos de Nucleotídeo Único (SNPs, single nucleotide polymorphisms) são mudanças em apenas um nucleotídeo, contanto que haja ao menos dois alelos para aquela mesma posição. Sua distribuição pelo genoma é mais comum em regiões não codificantes e sequências distintas de genes conhecidos, porém um número significativo de SNPs ocorre em genes e em outros elementos funcionais conhecidos.

INDELs

Compreendem em inserções (“IN”) ou deleções (“DEL”) de 1 a 1.000 pares de bases, mas INDELs maiores já foram registrados. 

Alguns INDELs são considerados ‘simples’, por compreenderem a ausência ou presença de um segmento inserido ou deletado, havendo assim apenas dois alelos. Outros, contudo, são multialélicos, contendo números variáveis de segmentos de DNA inseridos em tandem1. Estes elementos curtos de repetição em tandem são chamados microssatélites. 

Os microssatélites são compostos por unidades de 2 a 4 nucleotídeos repetidos em locais específicos do genoma. A determinação de loci de alelos contendo microssatélites é atualmente utilizado na técnica de DNA fingerprinting (digital de DNA, em português).

Uma outra possibilidade para sequências em repetição é sua transposição para outro locus gênicos através da retrotransposição. Neste processo, a região polimórfica é transcrita em RNA, sofre transcrição reversa a DNA e é inserida em um locus gênico diferente, que pode ou não ser uma sequência codificante.

Variação no Número de Cópias

Conceitualmente, se relacionam a INDELs e microssatélites, mas compreendem em cópias de segmentos que variam de 1.000 a mais de 100.000 pares de bases. Nos loci com variações no número de cópias, o conteúdo de dois genomas humanos podem diferir em até 50 a 100 megabases2.

Mas pra que isso serve?

O conhecimento dos polimorfismos abriu portas para a pesquisa científica e, logo em seguida, para a ciência aplicada a demandas da sociedade.

Uma das principais aplicações é no DNA fingerprinting. Embora a maior parte do nosso DNA seja comum a toda espécie, cada indivíduo, com exceção de gêmeos monozigóticos, apresenta uma sequência singular de nucleotídeos. Esta variabilidade entre organismos é uma das razões que permite os diferentes fenótipos observados dentro de um país, de uma região, de uma cidade e de uma família. É esta variabilidade, expressada pelos polimorfismos, que também permite identificação genética do indivíduo.

A identificação dos microssatélites, por exemplo, permite a solução de casos forenses em que a vítima ou o acusado precisam ser confirmados a partir de amostras biológicas encontradas no local do crime. 

Uma adaptação desta técnica de DNA fingerprinting pode ser empregada para testes de parentalidade. Como os polimorfismos apresentados pela prole são uma combinação dos alelos polimórficos de seus parentais, a comparação de variados loci polimórficos entre prole e possíveis parentais é uma técnica utilizada para testes de paternidade ou maternidade.

Outra aplicação dos polimorfismos é o diagnóstico de doenças genéticas, que pode ser realizado ainda em processo pré-natal. O estudo de polimorfismos contribui muito com a Genética de Populações, oferecendo informações sobre as origens e relações de populações humanas e de outras espécies.

Assim, fica claro que entender e identificar polimorfismos é uma importante tarefa da ciência contemporânea, a fim de contribuir com a saúde, o desenvolvimento e a compreensão humana.