Tópicos avançados em Biologia Molecular

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Brasília-DF. 
Tópicos AvAnçAdos em 
BiologiA moleculAr
Elaboração
Joci Neuby Alves Macedo
José Luiz de Souza Lopes 
Júlio Cesar Pissuti Damalo
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
Sumário
APrESEntAção .................................................................................................................................. 4
orgAnizAção do CAdErno dE EStudoS E PESquiSA ..................................................................... 5
introdução ..................................................................................................................................... 7
unidAdE i
Técnicas de hibridização ................................................................................................................ 9
CAPítulo 1
Southern blot, northern blot e weStern blot ............................................................... 10
CAPítulo 2
Microarranjo de dna e de proTeínas............................................................................. 15
CAPítulo 3
hibridização de colônias: TriageM de biblioTecas ........................................................ 20
unidAdE ii
idenTificação de parceiros proTeicos ........................................................................................ 22
CAPítulo 1
duplo híbrido eM leveduras ............................................................................................. 23
unidAdE iii
depois da dupla hélice .................................................................................................................. 26
CAPítulo 1
bioTecnologia .................................................................................................................. 28
CAPítulo 2
células-Tronco, clonageM TerapêuTica e Terapia gênica ........................................... 32
CAPítulo 3
clonageM reproduTiva – dolly ....................................................................................... 36
CAPítulo 4
iMpressão digiTal do dna – Medicina forense ............................................................... 39
CAPítulo 5
TesTe de paTernidade .......................................................................................................... 45
CAPítulo 6
organisMos Transgênicos .............................................................................................. 48
PArA (não) FinAlizAr ...................................................................................................................... 52
rEFErÊnCiAS ................................................................................................................................... 53
4
Apresentação
Caro aluno
A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se entendem 
necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. Caracteriza-se pela 
atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como pela interatividade e modernidade 
de sua estrutura formal, adequadas à metodologia da Educação a Distância – EaD.
Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade dos conhecimentos 
a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos específicos da área e atuar de forma 
competente e conscienciosa, como convém ao profissional que busca a formação continuada para 
vencer os desafios que a evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo.
Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo a facilitar 
sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na profissional. Utilize-a 
como instrumento para seu sucesso na carreira.
Conselho Editorial
5
organização do Caderno 
de Estudos e Pesquisa
Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em capítulos, de 
forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de textos básicos, com questões 
para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam a tornar sua leitura mais agradável. Ao 
final, serão indicadas, também, fontes de consulta, para aprofundar os estudos com leituras e 
pesquisas complementares.
A seguir, uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos Cadernos de Estudos 
e Pesquisa.
Provocação
Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto antes 
mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para o autor 
conteudista.
Para refletir
Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma pausa e reflita 
sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em seu raciocínio. É importante 
que ele verifique seus conhecimentos, suas experiências e seus sentimentos. As 
reflexões são o ponto de partida para a construção de suas conclusões.
Sugestão de estudo complementar
Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do estudo, 
discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso.
Praticando
Sugestão de atividades, no decorrer das leituras, com o objetivo didático de fortalecer 
o processo de aprendizagem do aluno.
Atenção
Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam para a 
síntese/conclusão do assunto abordado.
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Saiba mais
Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/conclusões 
sobre o assunto abordado.
Sintetizando
Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando o 
entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos.
Exercício de fixação
Atividades que buscam reforçar a assimilação e fixação dos períodos que o autor/
conteudista achar mais relevante em relação a aprendizagem de seu módulo (não 
há registro de menção).
Avaliação Final
Questionário com 10 questões objetivas, baseadas nos objetivos do curso, 
que visam verificar a aprendizagem do curso (há registro de menção). É a única 
atividade do curso que vale nota, ou seja, é a atividade que o aluno fará para saber 
se pode ou não receber a certificação.
Para (não) finalizar
Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a aprendizagem 
ou estimula ponderações complementares sobre o módulo estudado.
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introdução
Este Caderno de Estudos foi elaborado com o propósito de aprofundar nossos conhecimentos com 
técnicas específicas para a identificação de uma molécula de DNA, RNA e proteína entre milhões de 
moléculas, assim como procurar uma agulha no palheiro. 
Vamos introduzir os conceitos de uma técnica para identificação de interação entre proteínas, e o porquê 
da busca de parceiros proteicos. Como nós, as moléculas da vida convivem interagindo entre si.
Para finalizar, exploraremos o que veio depois da Dupla hélice, a busca por informação em 
grande escala, não pensamos em um gene, mas, sim, no genoma; uma proteína é pouco para 
todo conhecimento que já armazenamos chegou a era das “ômicas”, e assim pensamos com todas 
biomoléculas.
Vamos discutir um pouco sobre temas atuais e alguns polêmicos da Biologia Molecular, por exemplo, 
biotecnologia, clonagem terapêutica e as famosas células-tronco; a clonagem reprodutiva com o 
caso da ovelha Dolly e a terapia gênica. Vamos entender a importância da impressão digital do DNA, 
sua aplicação no teste de paternidade e na medicina forense. E, por fim, os organismos transgênicos 
tão polêmicos e, ao mesmo tempo, tão necessários.
objetivos
 » Apresentar e estabelecer diferenças entre as técnicas de hibridização e suas 
aplicações.
 » Introduzir o novo conceito de pesquisa: as “ômicas”.
 » Apresentar a biotecnologia com exemplos que fazem parte do nosso cotidiano, a 
ciência em nossas casas.
 » Introduzir os conceitos de clonagem reprodutiva e terapêutica, e terapia gênica.» Discutir temas polêmicos e atuais: clonagem reprodutiva e terapêutica, terapia 
gênica e organismos transgênicos.
 » Compreender a importância da impressão digital do DNA para a medicina forense 
e o teste de paternidade.
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9
unidAdE itéCniCAS dE 
hibridizAção
Primeiro, vamos fazer algumas definições.
Hibridização: a palavra vem do grego hybris, que quer dizer mistura. Para nós, na Biologia 
Molecular essa mistura pode ocorrer entre:
1. DNA/DNA – moléculas de DNA fita simples podem formar uma molécula fita dupla 
pelo pareamento com outra molécula de DNA;
2. DNA/RNA – Molécula de DNA fita simples podem parear com uma molécula de 
RNA com sequência complementar a sua. Recordando que as moléculas de RNA já 
são naturalmente fita simples;
3. Proteína/Proteína – Um anticorpo (recordando – anticorpos são proteínas do sistema 
imune) pode reconhecer e formar um complexo com uma proteína-alvo (antígeno). 
Neste caso, o híbrido formado é chamado de complexo antígeno-anticorpo.
Sonda: é um termo que geralmente se refere a um ácido nucleico que tem a mesma ou uma 
sequência semelhante ao de um gene ou fragmento de DNA específico, de tal forma que a sonda possa 
hibridizar com a molécula-alvo. A sonda deve oferecer ao pesquisador uma forma de ser detectada 
após a hibridização. Assim, a sonda é marcada, ou seja, é quimicamente modificada de alguma 
maneira a permitir sua identificação. Geralmente, enzimas específicas são utilizadas para adicionar 
nucleotídeos marcados durante a síntese da sonda. A sonda pode ser radioativa ou fluorescente. 
Tradicionalmente os ácidos nucleicos são marcados com radioisótopos, que são os isótopos 
instáveis de um elemento. Os isótopos de um dado elemento contêm o mesmo número de prótons, 
mas diferente número de nêutrons. Ácidos nucleicos geralmente são marcados com isótopo P32 
(Fósforo 32).
As sondas podem ser de dois tipos:
Heterólogas: é uma sonda similar, mas não exatamente a mesma sequência de nucleotídeos do 
DNA-alvo. Por exemplo, se o gene-alvo tem uma sequência semelhante para um segundo gene que já 
foi clonado, então, esse segundo gene pode ser usado como uma sonda. Uma sonda de camundongo 
poderia ser usada para procurar um gene em uma biblioteca genômica humana.
Homólogas: sondas em que a sequência é exatamente complementar à sequência do DNA-alvo. 
O termo “blotting”: é comumente usado para a transferência de amostras biológicas de um gel para 
uma membrana e a subsequente detecção na superfície de uma membrana.
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UNIDADE I │ TÉCNICAS DE HIBRIDIZAÇÃO
CAPítulo 1
Southern blot, northern blot e western blot
Southern blot
O método de Southern blot é um método clássico de identificação de fragmentos de DNA por 
hibridização. Ele foi descrito, em 1975, pelo biólogo e bioquímico britânico E. M. Southern, e, em 
sua homenagem, o método recebeu seu nome. 
No método de Southern blot o DNA é o alvo, podendo ser hibridizado com outra molécula de DNA 
ou RNA. Abaixo descreveremos as etapas do procedimento (Figura 31).
1. O DNA a ser analisado é digerido com uma ou mais enzimas de restrição e, em 
seguida, os fragmentos de DNA são separado por eletroforese em gel de agarose.
2. O DNA que se encontra na malha do gel é desnaturado na presença de uma solução 
de hidróxido de sódio (alcalina – pH alto), consequentemente, as cadeias do DNA 
se separam gerando assim moléculas de DNA fita simples.
3. A característica fundamental desta técnica, introduzida por Southern, é a 
transferência dos fragmentos de DNA fita simples do gel para um suporte que 
normalmente é uma membrana de nylon ou nitrocelulose. A desnaturação do DNA 
pode ocorrer antes ou durante a transferência. O DNA migra para a membrana 
por capilaridade na presença de uma solução com alta concentração de sal. Como 
a migração do DNA ocorre apenas na direção gel – membrana, a membrana passa 
a ser uma cópia do gel. O DNA, em seguida, é imobilizado na membrana pela ação 
de luz ultravioleta ou calor.
4. Identificação do DNA de interesse. Nesta etapa, utiliza-se uma sonda de ácido 
nucleico que pode ser DNA fita simples ou RNA marcado radioativamente pela 
adição de um átomo radioativo ou pode ser marcada pela adição de uma molécula 
fluorescente ou cromogênica. Essa sonda contém uma sequência específica que 
permite identificar o gene de interesse após a hibridização entre as moléculas. A 
membrana será incubada com uma solução contendo a sonda para favorecer a 
hibridização com o fragmento de DNA que contenha a sequência de nucleotídeo 
complementar a sequência da sonda. As moléculas da sonda que não hibridizaram 
são retiradas com lavagens.
5. Identificação da hibridização. Por exemplo, sondas radioativas são identificadas 
com a exposição da membrana a um filme fotográfico. Após a revelação do filme, as 
bandas escuras indicam a posição do fragmento de DNA, que pode ser comparado 
com o gel.
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Técnicas de hibridização │ Unidade i
figura 31. etapas da técnica de Southern blot. na eletroforese, 1 corresponde ao padrão de dna de tamanho 
conhecido e 2, 3 e 4 são amostras de dna a serem analisadas. a presença do padrão no gel permite identificar 
o tamanho do fragmento de dna identificado pela sonda. 
figura adaptada do site: <http://blog-images.microscopesblog.com/uploaded_images/southern-blot-702630.gif>, retirada em 
17/9/2011.
O Southern blot pode ser usado para analisar diferenças estruturais entre genomas, ou para estudar 
sequências de DNA relacionadas, como, por exemplo, para determinar quantas cópias de um mesmo 
gene tem em um determinado genoma. No caso de plantas e animais transgênicos pode ser usado 
para determinar se o DNA exógeno faz parte do genoma do organismo receptor. É utilizado como 
diagnóstico de algumas doenças genéticas. Por exemplo, essa técnica permite identificar alelos 
mutantes responsáveis por doenças herdadas, como a fibrose cística.
É importante mencionar que a técnica de PCR substitui o Southern blot para diagnóstico de 
doenças principalmente quando o gene relacionado à doença já está bem caracterizado, pois já 
se conhecem sua sequência e as mutações relacionadas à enfermidade já são bem definidas. As 
principais vantagens da PCR em relação ao Southern blot para diagnóstico de doenças são: primeiro 
a quantidade de DNA para análise é na faixa de nanogramas enquanto para o Southern é 5 a 10 µg; 
segundo, a detecção do resultado da análise é muito mais simples, e, por fim, o tempo de realização 
das análises e liberação dos resultados pode variar de dois dias para a PCR e uma semana para o 
Southern blot.
12
UNIDADE I │ TÉCNICAS DE HIBRIDIZAÇÃO
Conheça animações sobre a técnica de Southern blot:
<http://www.dnatube.com/video/1512/Southern-blot>
<http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072552980/student_view0/chapter10/
animation_quiz_ 6_.html>
<http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/elelectro 
phoresis.html>
Northern blot
Da mesma forma que moléculas de DNA são transferidas de géis para membranas de nitrocelulose 
ou nylon, as moléculas de RNA, que possuem uma composição muito similar ao DNA, também 
podem igualmente serem transferidas. A essa técnica foi dado o nome de Northern blot, fazendo-se 
uma analogia aos pontos cardeais. 
Northern blot tem os mesmos princípios do Southern blot. Inicialmente, prepara-se uma amostra 
de mRNA , em seguida, a amostra é submetida a uma eletroforese para separar as moléculas 
por tamanho. Da mesma forma que ocorre no Southern blot, as moléculas de RNA precisam ser 
desnaturadas, só que agora o agente desnaturante é o formaldeído. 
Mas vocês poderiam perguntar: “Por que desnaturar o RNA se ele é formado por uma única cadeia? 
Assim, já está disponível para o pareamento.” O processo de desnaturação, além de separar as 
cadeias, também destrói a estrutura secundáriapresente na molécula. Assim como o DNA, o RNA 
também possui estruturas secundárias que precisam ser destruídas para, assim, ficar disponível 
para possíveis pareamentos.
O restante do procedimento é idêntico ao Southern blot, sendo, então, os RNAs transferidos para 
uma membrana, para, em seguida, serem sondados com uma sonda que pode ser de DNA ou RNA 
marcado, por exemplo, radioativamente.
O Northern blot não é frequentemente usado com a finalidade de diagnóstico, ele é comumente 
usado em pesquisas. Esse método é padrão para detecção e quantificação de níveis de mRNA. 
Análises de Northern blot fornecem informações sobre o tamanho do transcrito, sua abundância, e 
permitem detectar splicing alternativo em transcritos. Além disso, pode identificar-se o padrão de 
expressão tecido-específico para genes. Um exemplo prático do uso dessa técnica é a identificação 
de muitos oncogenes que são expressos em alguns tumores humano.
Em um experimento típico, a proposta do Northern blot é identificar e indicar o tamanho e a 
abundância do mRNA transcrito de um gene. Para comparar a expressão de um gene sob várias 
condições ou em diferentes tecidos, extratos de mRNA celulares são preparados a partir de 
diferentes amostras de células ou de tecidos para, então, serem analisados por Northern blot. 
As análises quantitativas do nível de expressão do gene são realizadas pela comparação entre 
as intensidades das bandas na membrana. A quantidade de radioatividade capturada por cada 
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Técnicas de hibridização │ Unidade i
amostra na membrana é uma leitura do nível de expressão relativa do gene de interesse entre as 
diferentes amostras (Figura 32). 
Embora esse processo seja robusto, a maior limitação dele é que se pode analisar apenas um alvo por 
vez, ou seja, não dá para avaliar o nível de expressão de vários genes em um único experimento. Para 
analisar um segundo gene, a membrana tem de ser lavada sob condições que disfarça a hibridização, 
para que a sonda seja retirada da membrana, para, então, iniciar outra sondagem com outra sonda. 
Assim, as análises de diferentes genes tornam-se dispendiosa. Para resolver este problema surgiram 
novas tecnologias que veremos nos próximos capítulos.
figura 32. experimento típico de northern blot. mrnas de diferentes plantas (1 a 8) foram transferidos para uma 
membrana e hibridizados com uma sonda para o gene cyd3. observa-se a presença da banda correspondente 
a cyd3 em todas as colunas, mas com diferentes intensidades, que indicam diferentes níveis de expressão do 
gene entre as plantas. 
figura adaptada do site: <http://www.sciencemag.org/site/feature/data/985481.xhtml>, retirada em 17/9/2011.
Assista uma animação sobre a técnica de Northern blot:
<http://www.youtube.com/watch?v=zfvihIzYyAc&feature=related>
Western blot
Western blot, também conhecida como imunoblotting, é uma técnica de rotina para a análise de 
proteínas que permite a identificação de um antígeno através de um anticorpo. A especificidade da 
interação antígeno-anticorpo permite que uma proteína-alvo possa ser identificada numa mistura 
de proteínas. Western blot pode produzir dados qualitativos e semiquantitativos da proteína-alvo. 
O primeiro passo do procedimento é obter o extrato de proteínas para análise e, em seguida, é 
realizada a eletroforese em gel de poliacrilamida na presença do detergente sódio dodecil sulfato 
(SDS) que desnatura as proteínas. As proteínas separadas são, então, transferidas para uma 
membrana de nitrocelulose ou PVDC para, então, serem incubadas com o anticorpo marcado (ligado 
a uma molécula que permitirá a identificação do anticorpo). 
Na técnica de Western blot, além da detecção direta da proteína-alvo pela interação com um anticorpo 
marcado, há também a detecção indireta. Neste tipo de detecção a membrana é primeiramente 
incubada com um anticorpo e, em seguida, incubada com um segundo anticorpo marcado. Neste 
caso, o complexo proteína-alvo – anticorpo será reconhecido pelo segundo anticorpo para, então, ser 
detectada. O segundo anticorpo reconhece uma porção do primeiro anticorpo comum a anticorpos 
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UNIDADE I │ TÉCNICAS DE HIBRIDIZAÇÃO
produzidos no mesmo organismo, chamada de imunoglobulina (Figura 33). O sistema de detecção 
indireta é comumente mais usado por apresentar inúmeras vantagens sobre o sistema direto.
figura 33. sistema de detecção indireta no western blot. 
figura adaptada do site: <http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/Techniques/Techelectrophoresis.htm>, retirada em 
17/9/2011.
Na técnica de Western blot, dizemos que o anticorpo marcado é um anticorpo conjugado. O anticorpo 
pode ser ligado covalentemente (conjugado) a corantes fluorescentes ou enzimas que facilitam a 
detecção do sinal. Por exemplo, muitos anticorpos são conjugados à enzima alcalina fosfatase, que, 
quando entra em contato com um substrato específico, catalisa uma reação química que gera um 
precipitado cromogênico.
A técnica de Western blot tem uma aplicação muito importante em diagnósticos médicos, ela auxilia 
na detecção de anticorpos produzidos, por exemplo, pelo homem em resposta ao vírus HIV. Como a 
técnica de Northern blot, o Western blot permite comparar o nível de expressão de um único gene em 
diferentes amostras. 
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Técnicas de hibridização │ Unidade i
CAPítulo 2
Microarranjo de dnA e de proteínas
Microarranjo de dnA ou dnA microarray
A proposta do microarray é examinar a expressão de múltiplos genes simultaneamente em resposta 
a alguma perturbação biológica. Mas genericamente, um microarray indica a abundância dos genes 
em uma mistura complexa, portanto sendo uma ferramenta analítica poderosa para traçar o perfil de 
expressão gênica ou para análise prévia da composição genômica de um determinando organismo.
Microarranjo é uma técnica que veio para solucionar o principal problema do Northern blot e 
Western blot na análise do nível de expressão gênica. Como já comentado anteriormente, essas 
técnicas permitem a análise da expressão de um único gene por experimento. Já com o , é possivel 
analisar a expressão de milhares de genes em um único experimento. O princípio do microarray é o 
mesmo do Northern blot, com algumas diferenças essenciais que tornaram essa técnica a principal 
para o estudo da expressão gênica em grande escala.
Tabela 4 – diferenças entre northern blot e microarray
Northern blot Microarray
Apenas um gene-alvo pode ser identificado por experimento. Milhares de genes-alvo podem ser identificados em um único 
experimento.
A mistura de mRNA, que é o alvo da varredura, encontra-se fixa em um 
suporte: membrana.
A mistura de cDNA, que é o alvo da varredura, encontra-se em solução 
e marcado com fluorescência ou radioatividade.
Uma sonda é marcada com radioatividade ou fluorescência e se 
encontra em solução.
Milhares de sondas não marcadas e encontra-se fixadas em um 
suporte: microchip.
Visto que no microarray a montagem do experimento é o contrário do Northern blot, pois as 
sondas não são marcadas e se encontram fixadas no suporte, e as moléculas a serem analisadas 
estão marcadas; podemos dizer que o microarray é o reverso do Northern blot.
Primeiro, vamos entender o que é um microchip de DNA, também conhecido biochip.
É uma coleção microscópica de pequenos pontos de DNA (conhecido como spots) aderidos a uma 
superfície sólida. Ou seja, são pequenos suportes sólidos (vidro ou quartzo) com alguns centímetros 
quadrados nos quais são distribuídos mais de 10 mil sondas de oligonucleotídeos ou de cDNAs que 
podem cobrir todo o genoma de um determinado organismo. 
A microdisposição das sondas sob o suporte pode ser de várias formas.
 » Microssíntese de oligonuclotídeos in situ (no chip).
 » Distribuição de sondas de oligonucleotídeos pré-fabricadas em suportes sólidos» Distribuição de fragmentos de DNA ou cDNA nos suportes.
16
UNIDADE I │ TÉCNICAS DE HIBRIDIZAÇÃO
Mas vocês poderiam perguntar: “Como se pode montar um chip tão pequeno com milhares de 
fragmentos de DNA diferentes? E, além disso, cada fragmento de DNA de sequência conhecida 
tem sua posição identificada dentro do microchip. Logo, o fragmento X que corresponde ao gene 
Y está na posição Z dentro do microchip.” A resposta é: isso é possível só mesmo com a ajuda 
de robôs! Isso mesmo, os robôs auxiliam na montagem dos microchips. São “braços automáticos” 
que depositam as amostras de DNA sobre o suporte. Todo o processo é robotizado. São aplicados, 
aproximadamente, 100 picolitros (1 picolitro corresponde a 10-12 litros) de cada sonda sobre à 
superfície e o procedimento é de alta reprodutibilidade.
Só para se ter ideia do quanto a tecnologia favoreceu os estudos de análises de expressão gênica, 
no início, os chamados microchips da atualidade, eram distribuições de aproximadamente 100 
sondas sobre uma membrana de nylon, cuja posição era identificada. Essa tecnologia é conhecida 
como dot blot. Com a ajuda da tecnologia, o salto foi de varreduras com 100 sondas para dezenas 
de milhares cobrindo todo o genoma. Atualmente, vários microchips são comercializados 
(Figura 34).
figura 34. Microchips de dna. (a) dois microchips comercializados pela empresa affymetrix um do genoma 
humano (esquerda) e o outro do genoma de camundongo (direita). (b) Microchip que pode ser comparado 
com as dimensões de um dedo (tamanho aproximado de uma lâmina de microscópio óptico). (c) braço do 
robô depositando as amostras de dna (sondas) sobre uma superfície de vidro. é possível observar as agulhas 
próximas à superfície do vidro. 
figura adaptada dos sites: <http://themedicalbiochemistrypage.org/molecular-medicine.html>; <http://www.science photo.com/ 
media/211651/enlarge>;<http://www.sciencephoto.com/media/211637/enlarge>, retirada em 17/09/2011.
Agora, vamos abordar as etapas de um experimento com microarray (Figura 35).
 » Inicia-se com a extração de mRNA das amostras, geralmente utiliza-se duas 
amostras, por exemplo, uma controle (mRNA de tecido de mama saudável) e a 
amostra experimental (mRNA de tecido de mama com câncer). Assim, seremos 
capazes de identificar os genes que são expressos diferencialmente no tecido com 
câncer. Os mRNAS serão submetidos a reação com a transcriptase reversa para 
gerarem os cDNAs. Cada amostra de mRNA será, então, marcada com um sonda 
fluorescente, geralmente são usadas cianinas, Cy3 e Cy5. 
17
Técnicas de hibridização │ Unidade i
 » Hibridização do chip, neste caso, usaremos um do genoma humano. As duas 
amostras de cDNAs marcadas são então misturadas, desnaturadas e, por fim, 
hibridizadas com o microchip. Os cDNAs presentes nas amostras pareiam com a 
sequência complementar presente no microchip.
 » Os cDNAs que não hibridizaram são retirados do microchip com lavagens
 » As sondas são excitadas com laser e cada uma emite uma fluorescência específica 
que será registrada por um scanner e registrada em um computador.
 » Análises dos dados com ferramentas da bioinformática. 
figura 35. etapas de um experimento de microarray.
figura adaptada do site: <http://bme240. eng.uci.edu/students/08s/jentel/diagnose-hereditary-disease.htm>, retirada em 17/9/2011.
Os dados gerados indicar-nos-ão quais os genes são expressos, exclusivamente, no tecido saudável, 
detectados pela fluorescência emitida pela sonda que foi associada ao cDNAs desta amostra, por 
exemplo, a cor verde.
Da mesma forma, os genes expressos apenas no tecido com câncer são identificados, mas agora, com 
uma cor diferente, por exemplo, vermelho, que é determinada pela sonda adicionada aos cDNAs 
desta amostra.
Mas como serão identificados os genes expressos nas duas amostras? 
Nesse caso, teremos uma mistura das duas cores, visto que as duas fluorescências estarão presentes 
no mesmo local no microchip. 
Outra característica importante é que as intensidades das fluorescências são diretamente 
relacionadas com o nível de expressão dos genes.
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UNIDADE I │ TÉCNICAS DE HIBRIDIZAÇÃO
Aplicações da técnica de microarray:
 » Análise do padrão de expressão gênica.
 » Genotipagem e determinação de variações genéticas.
 » Identificação de alvos moleculares apropriados para intervenção terapêutica.
 » Classificação e prognóstico de doenças.
 » Identificação de mutações e deleções no DNA.
 » Proteômica.
Os s geram tantas informações que vários bancos de dados foram criados para 
armazená-las. Há bancos de dados privados e públicos. Nestes últimos, as informações 
encontram-se disponíveis para busca, análises e interpretações. Podemos fazer uma 
analogia da importância desses dados aos gerados pelos projetos genomas?
Amplie seus conhecimentos. Conheça a animação sobre a técnica de DNA microarray:
<http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072552980/student_view0/chapter10/
animation_quiz_8 _.html>
Microarranjos de proteína ou protein microarray
Microarranjos de proteína ou protein microarray têm-se revelado valiosos na pesquisa genômica 
fornecendo informações sobre os genes. No entanto, pouca informação é obtida sobre as proteínas 
codificadas pelos genes. Nas últimas décadas, procura-se compreender como as proteínas atuam nas 
células para que todos os processos celulares funcionem em harmonia. Com essas novas abordagens 
de pesquisas, promove-se o desenvolvimento de técnicas para ajudar a compreender o complexo 
mundo das proteínas. No início deste século, surgiram as primeiras pesquisas utilizando arranjos 
de proteína, semelhantes aos microarranjos de DNA.
São dois os principais tipos de arranjos utilizados para estudos bioquímicos de proteínas: 
microarranjos analíticos e os funcionais (Figura 36).
 » Microarranjos analíticos de captura: diferentes tipos de ligantes como 
anticorpos, antígenos, aptâmeros de DNA ou RNA, carboidratos, substratos 
enzimáticos, entre outros, são fixados em microchips. Estes microchips podem 
ser usados para monitorar o nível de expressão de proteínas, além de medir a 
afinidade de ligação. Semelhante aos experimentos de DNA, amostras de proteínas, 
por exemplo, de dois estados biológicos diferentes são marcados com sondas 
fluorescentes diferentes (Cy3 e Cy5), misturados e incubados com os chips. As 
interações são então identificadas após excitação das sondas. Os microarranjos com 
anticorpos são os mais utilizados, por causa da sua capacidade de ligar a proteínas-
alvo com alta especificidade e afinidade.
19
Técnicas de hibridização │ Unidade i
 » Microarranjos funcionais: são diferentes dos analíticos por serem formados 
por inúmeras proteínas inteiras ou domínios funcionais de proteínas, ligados a 
superfície do chip. São usados para investigar interações como, proteína-proteína, 
proteína-DNA, proteína-fosfolipídeo, para detectar anticorpos e sua especificidade, 
e analisar atividade enzimática. As análises dependem do tipo de amostra que será 
incubada com os chips.
figura 36. aplicações de microarranjos de proteínas.
figura adaptada de: zhu, h. and snyder, M. protein chip technology. current opinion in chemical biology, 2003, 7:55-63.
Os microarranjos de proteínas são uma ferramenta importante para identificação de interação 
proteína-proteína e proteína com outras moléculas como DNA, fosfolípidios e DNA. Eles auxiliam 
na identificação de biomarcadores para doenças, principalmente para cânceres. São eficientes em 
análises de modificações pós-traducionais como a fosforilação de proteínas. Em alguns trabalhos, 
microchips de proteínas foram usados para realizar diagnósticos de doenças.
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CAPítulo 3
hibridização de colônias: triagem 
de bibliotecas
Após obter uma biblioteca genômica ou de cDNA, um ponto importanteé identificar e isolar genes 
de interesse. Uma das técnicas de varredura de bibliotecas mais comun é a hibridização de colônias. 
A triagem de biblioteca corresponde a um ensaio de Southern blot com colônias de bactérias. 
Veremos, agora, as etapas do procedimento (Figura 37).
 » No final do processo de construção de uma biblioteca, temos placas de Petri 
contendo inúmeras colônias de bactérias, que serão transferidas para membranas 
de nitrocelulose ou nylon, pressionadas suavemente sobre o meio de cultura. As 
colônias são, assim, transferidas e a membrana corresponde a uma réplica da placa.
 » As colônias fixadas na membrana são tratadas com hidróxido de sódio e o conjunto 
de DNA de todas as colônias é liberado e desnaturado. O DNA é fixado na membrana 
por tratamento com calor ou por radiação ultravioleta.
 » A membrana, então, é incubada com solução contendo a sonda de DNA fita simples 
marcada, para promover a hibridização. As sondas que não hibridizaram são 
retiradas por meio de lavagens.
 » Finaliza-se o procedimento fazendo a revelação para detectar o sinal da radioatividade 
ou da fluorescência presente na sonda. Como a placa original é mantida guardada, 
ela será, então, usada para obter a colônia de bactéria cujo sinal foi detectado na 
membrana. Em seguida, extrai-se o DNA desta colônia para futuras análises. Esse 
DNA poderá ser sequenciado e inserido em vetores de expressão para estudos de 
caracterização do produto gênico.
21
Técnicas de hibridização │ Unidade i
figura 37. Triagem de uma biblioteca de cdna ou genômica propagada em bactéria. 
figura modificada do site: <http://www.ufpe.br/biolmol/aula5_clonagem1.htm>, retirda em 17/9/2011.
Outra técnica utilizada para fazer a varredura de bibliotecas é a PCR.
22
unidAdE iiidEntiFiCAção dE 
PArCEiroS ProtEiCoS
Muitos, se não todos os processos biológicos requerem interações seletivas entre proteínas. Proteínas 
interagem umas com as outras de uma maneira específica, e essas interações desempenham papel 
fundamental em vários processos celulares. Um passo crucial para entender esses processos 
é determinar as atividades bioquímicas das proteínas e como essas atividades são controladas e 
modificadas por outras proteínas. Para compreender os complexos sistemas celulares, é necessário 
identificar e analisar cada um de seus componentes, para assim determinar como eles funcionam 
juntos e como são regulados. 
Com este propósito, várias técnicas têm sido desenvolvidas para identificação de interação entre 
proteínas, algumas caracterizam interações individuais, ou seja, apenas duas proteínas são 
analisadas. Outras mais avançadas permitem fazer uma varredura em escala genômica, para assim 
identificar parceiros proteicos, como, por exemplo, os microarranjos de proteína. 
Nesta unidade, discutiremos sobre a técnica do duplo híbrido em leveduras que permite identificar 
entre milhares de proteínas, parceiros de interação para uma proteína-alvo in vivo, ou seja, dentro 
da célula onde está sendo expressa. 
23
CAPítulo 1
duplo híbrido em leveduras
Muitos fatores de transcrição de eucariotos são formados estruturalmente por dois domínios com 
funções distintas: um domínio na região amino-terminal, que em leveduras se liga a sequências 
específicas do DNA, domínio de ligação ao DNA (BD), e um domínio carboxi-terminal que ativa 
a transcrição do gene, domínio de ativação (AD), através do recrutamento do complexo da RNA 
polimerase II (Figura 38). 
figura 38. esquema de um fator de transcrição. ad – domínio ativação da transcrição; bd – domínio de ligação 
ao dna; uas – (upstream Activating Sequence) sequência onde domínio de ligação ao dna se liga.
1. Em eucariotos, as RNA polimerases (enzimas que sintetizam o RNA) 
necessitam do auxílio de várias proteínas para iniciar a transcrição, entre 
elas estão os fatores de transcrição.
2. Os fatores de transcrição são responsáveis pelo posicionamento correto 
da RNA polimerase no promotor. Eles auxiliam na separação das fitas do 
DNA para iniciar a transcrição e liberam a RNA polimerase do promotor 
quando a transcrição se inicia.
Alguns pesquisadores observaram que a ativação da transcrição pode ocorrer por montagem de um 
fator de transcrição quimérico, como foi demonstrado para o domínio de ativação da transcrição 
GAL4 (ADGAL4) de leveduras que foi fusionado ao domínio de ligação ao DNA LexA (BDLexA) 
de bactéria, reconstituindo um fator de transcrição funcional em leveduras. Estas observações, 
mais o fato que os domínios de ligação e o de ativação da transcrição quando estão estruturalmente 
separados são ineficazes na ativação da transcrição, serviram como fundamentos para Fields e 
colaboradores, em 1989, estabelecerem uma nova ferramenta genética para o estudo de interação 
proteína-proteína. 
Eles demonstraram que a fusão de uma proteína X (aqui chamaremos de isca) ao domínio BD 
(BD-isca) e a fusão de uma proteína Y (aqui chamaremos de presa) fundida ao domínio AD (AD-
presa) ativaram a transcrição de um gene repórter em leveduras, como consequência da interação 
física entre X e Y que promoveu a reconstituição do fator de transcrição funcional. A interação das 
proteínas foi traduzida na atividade de um gene repórter que então foi detectada ou medida. Neste 
24
UNIDADE II │ IDENtIfIcAção DE pArcEIros protEIcos
sistema, as proteínas são direcionadas para o núcleo, onde deve ocorrer a interação e ativação da 
transcrição do gene repórter.
Por outro lado, se as proteínas fundidas aos domínios AD e BD não interagirem entre si, 
consequentemente, não ocorrerá a remontagem do fator de transcrição e a transcrição do gene 
repórter não será ativada (Figura 39).
Definição: 
1. Gene repórter: são genes cuja expressão é detectada devido alguma característica 
da proteína. Por exemplo, o gene lacZ, da β-galactosidase, cujo produto proteico, 
quando em contato com o substrato adequado, produz uma coloração azul. 
2. Fator de transcrição quimérico: formado pelos domínios BD e AD provindos 
de genes diferentes, por exemplo, BD do gene LexA e AD do gene GAL4.
figura 39. fundamentos do duplo híbrido – (a) esquema da interação entre uma proteína presa fusionada ao 
domínio de ativação (ad) e uma proteína isca fusionada ao domínio de ligação (bd), reconstituindo o fator de 
transcrição e recrutando a rna polimerase para a transcrição do gene repórter lacz. a interação é confirmada 
pela presença da coloração azul nas colônias de leveduras após o contato com o substrato. (b) as proteínas 
presa e isca não interagem entre si, logo, não favorecem a remontagem do fator de transcrição e a rna 
polimerase não é recrutada, consequentemente, não ocorre a transcrição do gene repórter.
No sistema do duplo híbrido em leveduras, temos a proteína de interesse funsionada ao domínio de 
ligação ao DNA (BD-isca) em um plasmídeo de expressão em leveduras. E ao domínio AD, temos uma 
biblioteca de cDNA fusionada, ou seja, temos uma coleção de cDNAs fusionadas ao AD (AD-presa) 
em outro plasmídeo de expressão em leveduras. Simplificadamente, realiza-se uma varredura da 
biblioteca de cDNA com o BD-isca, isso ocorre no interior de células de leveduras, com a expressão 
das proteínas. As interações que ativarem a expressão do gene repórter são alvos de futuras análises.
Vários pontos positivos favorecem o uso do duplo híbrido para o estudo de interação de proteínas. 
Entre eles, a troca de sistemas in vitro por um in vivo, visto que a interação é inicialmente 
detectada em células de leveduras. Interações fracas ou transitórias, que, muitas vezes, não são 
25
IdentIfIcação de parceIros proteIcos │ UnIdade II
detectadas por ferramentas bioquímicas, são facilmente detectadas no duplo híbrido quando se 
controla a estringência do sistema e se utiliza de estratégiaseficientes para detecção da atividade 
do gene repórter. 
Com experimentos de análise quantitativa da atividade do gene repórter, é possível inferir o quão 
fortes ou fracas são as interações, para assim selecioná-las para estudos futuros. Através de mutações 
e/ou deleções se pode determinar quais resíduos de aminoácidos ou domínios das proteínas são 
essenciais para a interação, mapeando desta forma a interação. Finalmente, o sistema do duplo 
híbrido pode ser usado para varredura de interações em larga escala, utilizando-se bibliotecas de 
expressão de proteínas fusionadas ao domínio de ativação da transcrição. 
Desvantagens também são observadas e assim limitam o uso da técnica do duplo híbrido. Muitos 
questionamentos são feitos em relação ao uso de proteínas quiméricas neste sistema, visto que a 
fusão das proteínas com os respectivos domínios do fator de transcrição pode provocar alterações 
conformacionais, que desfavoreçam a interação ou impeçam a remontagem do fator de transcrição. 
Outra desvantagem é observada em algumas interações proteína-proteína dependentes de 
modificações pós-transducionais que não ocorrem, ou ocorrem de forma inadequada em leveduras.
Desde a sua criação, o sistema do duplo híbrido é utilizado amplamente para estudos de interação de 
proteínas de diversos organismos e novas versões do sistema surgiram com a finalidade de aumentar 
sua aplicabilidade. 
O sistema do duplo híbrido foi criado inicialmente para identificação da interação entre duas 
proteínas, mas muitos processos celulares são dependentes de complexos proteicos constituídos 
de inúmeras proteínas. Pensando nisso, Zhang e Lauthar estenderam o uso deste sistema para a 
identificação de complexos ternários de proteínas, dando nome de triplo híbrido ao sistema. 
O duplo híbrido reverso permite identificar moléculas como peptídeos que promovam a dissociação 
ou impeçam a interação entre duas proteínas, neste sistema a interação entre as proteínas promove 
a morte da cepa de levedura por induzir a expressão de um gene cujo produto é letal à célula. Outra 
versão do duplo híbrido, que recebe o nome de sistema de um híbrido, tem como finalidade detectar 
a interação entre uma proteína e uma sequência específica de DNA.
Quais as vantagens do duplo híbrido em relação ao microarranjo de proteína para 
identificar interação entre proteínas?
26
unidAdE iiidEPoiS dA duPlA 
héliCE
O advento do sequenciamento automático e o desenvolvimento da bioinformática deram origem 
a era da genômica, em que milhões e milhões de dados de sequências de DNA foram gerados 
oferecendo informações que abriram expectativas para várias outras áreas da ciência. Assim, a 
genômica foi a primogênita das eras “ômicas”, ou análises em grande escala.
Com a Genômica, passamos a entender os milhões de pares de bases que compõem os genomas de 
diversos organismos. Aprendemos com o projeto genoma humano isto.
 » O genoma humano é composto de aproximadamente 3,1 bilhões de pares de bases.
 » O genoma é aproximadamente 99,9% o mesmo entre indivíduos de todas as 
nacionalidades.
 » Menos de 2% do genoma codifica genes.
 » Aproximadamente 50% do nosso DNA que não codifica proteína correspondem a 
sequências repetitivas.
 » O genoma possui aproximadamente 20 mil a 25 mil genes.
 » Muitos genes podem gerar mais de uma proteína, permitindo que as células 
humanas possam produzir até 100 mil proteínas.
 » A função de aproximadamente metade dos genes humanos não é conhecida.
A importância da rapidez e da quantidade de dados que foram gerados serviu para que novas ômicas 
surgissem, pois se podiamos obter tanta informação do DNA, porque não desenvolver ferramentas 
para gerarmos informações em grande escala também de outras biomoléculas? Com a genômica, 
deixamos de pensar em um único gene, agora, pensa-se nesse gene, mas dentro do genoma. 
Desta forma, surgiram as “ômicas” que vão além da dupla hélice, transcriptômica, proteômica, 
metabolômica e fluxômica.
As “ômicas” vão de encontro ao complexo sistema que é o ser vivo, pois os organismos não 
funcionam como um conjunto de pequenas peças que não interagem si, ao contrário disso, essas 
pequenas peças montam uma engrenagem que funciona em harmonia. A única forma de realmente 
entender os organismos vivos é montar esse quebra-cabeça formado pelas pequenas peças. Com 
este propósito surgiram as ômicas.
A transcriptômica nos permite avaliar apenas as informações dentro do DNA que são transcritas, 
seguindo o fluxo da informação genética. O microarray foi a grande inovação biotecnológica 
desta área.
27
Depois Da Dupla Hélice │ uNiDaDe iii
A proteômica analisa o produto final da transmissão da informação gênica, a coleção de proteínas 
de um determinado organismo. Analisamos com a proteômica o nível de expressão das proteínas, 
mudanças pós-traducionais, padrões de interação e localização celular. As proteínas também estão 
ganhando caras com a cristalografia.
A metabolômica é dedicada aos metabólitos celulares. Vamos, agora, entender como atuam 
os substratos e produtos enzimáticos, metabólitos intermediários e secundários, hormônios e 
moléculas sinalizadoras. Já a fluxômica é a análise do fluxo dos metabólitos dentro da célula.
Amplie seus conhecimentos com os textos a seguir.
<http://www.scielo.br/pdf/cr/v40n3/a479cr1680.pdf>
<http://www.gmbahia.ufba.br/index.php/gmbahia/article/viewFile/257/248>
<http://www.biotecnologia.com.br/revista/bio32/omicas_32.pdf>
28
CAPítulo 1
biotecnologia
Iniciamos este capítulo perguntando a você, estimado aluno, “o que é Biotecnologia?”. 
Por mais difícil que parece ser definir Biotecnologia, sempre virá algum fato, alguma informação que nos 
conduza a uma definição para Biotecnologia. Palavras simples estão diretamente associadas a possíveis 
definições por nós elaboradas, como, clonagem, melhorias na qualidade de alimentos, fermentação e 
antibióticos (exemplos clássicos de Biotecnologia), plantas e animais transgênicos, bioremediação, 
biosensores, vacinas, biomaterias, biocombustíveis. 
Definam Biotecnologia utilizando algumas das palavras citadas acima.
Uma definição formal para biotecnologia foi dada na conversão de diversidade biológica (Convention 
on Biological Diversity (CDB)), “qualquer tecnologia que é aplicada a organismos vivos para torná-
los mais valiosos para as pessoas” (“any technology that is applied to living organisms to make 
them more valuable to people”).
A Biotecnologia é uma ciência multidisciplinar e é impossível estudá-la sem a necessidade de 
agregar informações de diferentes áreas das ciências. Apesar do enfoque inicial da Biotecnologia 
ter sido a Biologia Molecular em aplicações genéticas, hoje, a Biotecnologia necessita de todas as 
áreas das ciências, Biologia, Química, Matemática, Ciências Computacionais, Engenharia, Filosofia 
E Economia. Economia parece estranho, mas a Biotecnologia corresponde a um dos campos da 
ciência que mais gera capital.
Vamos, rapidamente, exemplificar a interdisciplinaridade da Biotecnologia.
 » Pesquisadores das ciências básicas descobrem um gene em bactéria que é promissor 
como agente para tratamento de uma doença em humano.
 » Biologistas moleculares, bioquímicos, biofísicos utilizam diversas técnicas para 
caracterizar o produto gênico e melhor conhecer as funções deste gene.
 » Os cientistas da bioinformática retiram informações a partir da sequência do gene e 
analisam a estrutura da proteína.
 » Conhecida as características do gene, ele, então, pode ser usado no desenvolvimento 
de fármacos, na agricultura, pode ser aplicado ao meio ambiente etc. Porém 
profissionais experientes de cada área estarão envolvidos na produção dos produtos 
biotecnológicos provindos do estudo deste gene.
 » Finalizando, os produtos serão comercializados.Vamos discutir, agora, sobre algumas das aplicações da Biotecnologia no mundo.
29
Depois Da Dupla Hélice │ uNiDaDe iii
bioprocessamento 
A mais antiga das biotecnologias utiliza células vivas ou componentes moleculares das células 
para produzir o produto desejado. As células mais utilizadas são micro-organismos unicelulares 
como leveduras e bactérias; e os componentes biomoleculares mais utilizados são enzimas, que são 
proteínas que catalizam reações químicas. 
A fermentação é o processo biotecnológico mais antigo que se tem conhecimento, lembrando que 
muito antes de Cristo, na Grécia antiga, já se tomava vinho e se comia pão. Podemos dizer que 
estes dois produtos, que hoje a biotecnologia comanda sua produção, são os mais antigos relatos de 
produtos biotecnológicos. Enzimas produzidas por fermentação microbiana têm papel essencial na 
indústria de alimentos. Na atualidade, boa parte das enzimas envolvidas em fermentação durante a 
fabricação de alimentos é produzida em bactérias.
O primeiro produto alimentar que foi produzido por biotecnonologica é uma enzima usada 
na fabricação de queijo. Esta enzima é a quimosina que inicialmente era purificada de bezerro, 
cabra e cordeiros, mas agora 80% da produção desta enzima é produzida por micro-organismos 
geneticamente modificados. Outros exemplos de produtos em que a fermentação faz parte de seu 
processo de fabricação: cerveja, cidra, vinagre, iogurte e tofu.
O bioprocessamento também está presente dentro do seu guarda-roupa. Por mais de um século, 
enzimas são usadas nas fases de fiação, tingimento e acabamento dos tecidos, tais como o 
clareamento e o amaciamento. Enzimas como celulases e amilases tornam os tecidos mais limpos e 
macios, auxiliam em processos de desbotamento e retiram a goma dos tecidos.
Enzimas também atuam na limpeza da sua casa, quando são adicionadas em detergentes aumentando 
o poder de limpeza destes e os tornando mais biodegradáveis. Nos detergentes, são adicionados 
proteases, amilases e lipases para eliminar proteínas, amido e gordura, respectivamente. Celulases 
são adicionadas em detergentes para remover manchas.
Hoje em dia, produzem-se em grandes quantidades muitos produtos de valor, entre os quais as 
enzimas, pela cultura de micro-organismos específicos, sob condições limpas e altamente controladas 
em recipientes chamados fermentadores. 
Por que a levedura é importante na produção de pão? E por que a massa do 
pão cresce?
A biotecnologia na produção de 
anticorpos monoclonais
Os anticorpos são proteínas produzidas pelo organismo como resposta às infecções. Uma das 
características mais importantes dos anticorpos é a sua alta especificidade. 
Os anticorpos monoclonais são produzidos em células do sistema imunológico e correspondem a 
um grande avanço no tratamento de cânceres (Figura 40).
30
UNIDADE III │ DEPOIS DA DUPLA HÉLICE
As células possuem marcadores de proteína na sua superfície conhecidos como antígenos. Os 
anticorpos monoclonais são produzidos em laboratório para reconhecer marcadores proteicos 
específicos de células cancerosas. Ao reconhecer esses marcadores, os anticorpos ficam sobre essas 
proteínas e essa ação desencadeia um processo de autodestruição da célula ou então comunica o 
sistema imune do corpo para destruir a célula cancerosa.
Estes anticorpos geralmente aumentam a eficácia de outros tratamentos, como a quimioterapia. Os 
anticorpos monoclonais também são usados para detectar poluentes ambientais e micro-organismos 
nocivos em alimentos; para distinguir células cancerosas de células normais, para diagnosticar 
doenças infecciosas em seres humanos, animais e plantas, e, por fim, são usados em testes de gravidez. 
É a biotecnologia de mãos-dadas com a busca da cura para as mais diversas enfermidades.
figura 40. produção de anticorpos monoclonais. 
figura retirada do site: <http://apuradabiologia. blogspot.com/2011/04/anticorpos-monoclonais.html>, retirada em 17/9/2011.
A biotecnologia e as proteínas 
A insulina recombinante foi o primeiro produto biotecnológico para benefício do homem. Este foi o 
primeiro grande passo da biotecnologia, a produção de uma proteína recombinante essencial para 
o tratamento de uma doença, a diabetes.
Antes da tecnologia do DNA recombinante, a insulina usada no tratamento de diabetes era purificada 
de pâncreas de porcos e vacas, e, então, injetada em diabéticos. O processo de purificação era lento, 
difícil, caro e geralmente a insulina continha impurezas. Além disso, a insulina purificada não era 
31
Depois Da Dupla Hélice │ uNiDaDe iii
eficaz em todos os pacientes e, em alguns, provocava reações alérgicas. Em 1978, o gene da insulina 
humana foi clonado em plasmídeo, expresso em bactéria e, assim, a proteína foi purificada. Em 
1982, a insulina humana produzida em bactérias foi aprovada para uso em humanos.
Logo após a insulina, o hormônio do crescimento usado para tratamento de crianças com problemas 
de crescimento específicos foi também expresso em bactéria e purificado, tornando-se disponível 
para o uso no homem. Em pouco tempo, uma grande variedade de proteínas recombinantes para uso 
terapêutico foram disponibilizadas como resultado da tecnologia do DNA recombinante (Tabela 5).
Tabela 5 – proteínas recombinantes para uso terapêutico produzidas em bactérias
Proteína Hospedeiro para produção Aplicação médica
Eritropoietina
Estimula a produção de células vermelhas do 
sangue.
Tratamento de pessoas com anemia.
Fator VIII Fator de coagulação sanguínea. Tratamento de certos tipos de hemofilia.
Hormônio de crescimento humano (HGH) Estimula o crescimento ósseo e muscular.
Usado no tratamento de pessoas com alguns 
tipos de nanismo.
Insulina
Hormônio necessário para absorção de 
glicose pelas células do corpo.
Tratamento de pessoas com diabetes.
Interferons e interleucinas
Fatores de crescimento que estimulam 
o crescimento e produção de células 
sanguíneas.
Usado no tratamento de cânceres de células 
sanguíneas, como leucemia.
Vacinas
Estimula o sistema imune para prevenir de 
infecções virais e bacterianas.
Usado para imunizar humanos e animais contra 
o ataque de patógenos.
Atualmente, a maior parte da insulina humana recombinante consumida por 
diabéticos é produzida por bactérias. Lembrando que o genoma humano contém 
íntrons e que as bactérias não são capazes de removê-los, qual o procedimento 
necessário para que a insulina possa ser produzida em bactéria?
Leia textos e sites de pesquisa em:
<http://www.biotecnologia.com.br/>
<http://www.sbbiotec.org.br/portal/>
<http://www.freebooks4doctors.com/fb/BIOTE.HTM>
<http://learn.genetics.utah.edu/>
32
CAPítulo 2
Células-tronco, clonagem terapêutica 
e terapia gênica
Células-tronco e clonagem terapêutica
Células-tronco são células capazes de dar origem a outros tipos celulares. Elas são classificadas 
como pluripotentes ou multipontentes.
Células-tronco multipotentes também conhecidas como células-tronco adultas, podem ser 
encontradas no feto, no sangue do cordão umbilical e em vários tecidos adultos. Tais células são 
parcialmente diferenciadas, mas podem formar um limitado número de tecidos e são também 
conhecidas como células-tronco adultas. 
Algumas pesquisas demonstram que células-tronco adultas podem ser usadas pelo organismo para 
repor tecidos, por exemplo, células hematopoiéticas já estão sendo transplantadas para medula 
óssea com o propósito de estimular a produção dos vários tipos de células sanguíneas. Essas células-
tronco podem ser obtidas em grande quantidade do cordão umbilical, mas são difíceis de isolar e 
purificar.
Células-tronco pluripotentes são capazes de formar praticamente todos os tipos de tecido 
encontrados em seres humanos (sangue, fígado, músculos, cérebro, ossos etc.).Essas células só 
podem ser encontradas em uma fase do embrião humano, blastócito, e são também chamadas de 
células-tronco embrionárias.
As células-tronco embrionárias são derivadas de embriões, específicamente aquelas que se 
desenvolveram a partir de óvulos que foram fertilizados in vitro e depois doados por consentimento 
para fins de pesquisa. Os embriões são geralmente de quatro a cinco dias.
A clonagem terapêutica tem como objetivo gerar células-tronco embrionárias in vitro com a 
finalidade de produzir diferentes tecidos. Este procedimento consiste na transferência do núcleo 
de uma célula somática (célula diferenciada) por meio de injeção para um ovócito sem núcleo. 
Em seguida, inicia-se a diferenciação celular e depois de 4 a 5 dias as células-tronco embrionárias 
podem ser removidas e mantidas em meio de cultura. Estas células são geneticamente idênticas a 
célula que doou o DNA, ou seja, a célula da qual o núcleo foi retirado (Figura 41).
Estas células-tronco embrionárias poderiam ser introduzidas no homem para reparar danos 
causados, por exemplo, por doenças neurodegenerativas. Pensando mais além, elas poderiam ser 
induzidas a diferenciar-se formando tecidos e órgãos que poderiam ser usados em transplantes. 
Além disso, estas células poderiam ser aplicadas também no combate de doenças cardiovasculares, 
diabetes do tipo 1, acidentes vasculares cerebrais, doenças hematológicas e em traumas na 
médula espinhal.
33
Depois Da Dupla Hélice │ uNiDaDe iii
figura 41. clonagem terapêutica para produção de células-tronco embrionárias. 
figura adaptada do site: <http://www.scielo.br/scielo.php?pid=s0103-40142004000200016&script=sci_arttext>, retirada em 
17/9/2011.
O grande potencial deste tipo de terapia pode ser melhor compreendido se as células-tronco e os 
tecidos originados dela forem geneticamente idênticos ao paciente que recebê-los, pois, desta forma, 
evitaria a rejeição. A busca desesperada de pacientes com leucemia por medula óssea poderia ser 
resolvida com a clonagem terapêutica, os médicos criariam medula óssea usando o núcleo de células 
da pele do próprio paciente.
É importante mencionar que as pesquisas com células-tronco ainda estão engatinhando, mas 
parecem ser promissoras para o tratamento de várias doenças. 
Várias questões fazem com que a clonagem terapêutica seja um tema 
muito polêmico.
1. Após a retirada das células o embrião seria descartado. Estaria o homem 
eliminando uma vida para salvar outra?
2. Algumas pessoas acreditam que uma pessoa é formada no momento 
que o óvulo é fertilizado, então elas consideram a clonagem terapêutica 
equivalente a matar uma criança deliberadamente para beneficiar outra 
pessoa.
3. De outro lado, fica a questão, os embriões independentemente de serem 
usados para a retirada das células-tronco, quando não são introduzidos 
em um útero, são eliminados após um período nas clínicas de fertilização. 
Não seria mais apreciável utilizá-los para salvar vidas?
4. Podemos considerar violação da vida humana a retirada das células-
tronco destes embriões que ainda são aglomerados de células?
5. Há a preocupação com o fato que para este tipo de pesquisa será 
necessário grande quantidade de óvulos humanos. É aceitável pagar 
mulheres para coletar seus óvulos? 
34
UNIDADE III │ DEPOIS DA DUPLA HÉLICE
Um país que proíbe pesquisas com células-tronco embrionárias está fadado ao 
atraso científico e até ao progresso humano. 
terapia gênica
A terapia gênica envolve a inserção de uma cópia de um gene terapêutico (normal) ao genoma de 
uma pessoa para reparar o gene defeituoso. Várias doenças são causadas por genes defeituosos 
(com mutação), como, por exemplo, fibrose cística, hemofilia e susceptibilidade a alguns cânceres. 
Essa terapia tem como objetivo substituir os genes causadores destas enfermidades por um gene 
normal, sem mutação. 
A terapia gênica é uma forma experimental de tratamento que ainda está na sua infância, mas tem 
o potencial de revolucionar o tratamento de todas as doenças genéticas.
A maioria dos ensaios clínicos de terapia gênica ocorre nos Estados Unidos e na Europa, tendo 
principalmente como foco cânceres. 
Os desafios para desenvolver a terapia gênica são muitos, entre eles estão os seguintes.
1. Conhecer bem o gene defeituoso, causador da enfermidade.
2. Identificar as células específicas para o tratamento.
3. Ter um mecanismo eficiente de entrega do gene.
O ponto mais desafiador da terapia gênica é o mecanismo de entrega do gene o qual depende de 
vetores eficientes. O mais promissor dos vetores é o uso de vírus inofensivos que tem a maioria 
dos seus genes retirados. Esses vírus podem ser usados para transportar o gene até as células e 
expressá-lo durante seu processo de divisão, ou promover a inserção do gene na posição correta 
dentro do genoma da célula. Uma vez dentro da célula, os genes são “ligados” restituindo a função 
do gene defeituoso.
A terapia gênica tem como alvo apenas células somáticas, pois estas não transmitem a informação 
genética para seus descendentes (filhos). Qualquer impacto da terapia gênica sobre o corpo não 
deve ser transmitido para os filhos, ela deve tratar o indivíduo sem alterar a herança genética para 
futuras gerações.
Outra técnica de terapia gênica envolve o uso de células-tronco que são manipuladas em laboratório 
para receber o gene exógeno. Esse gene, ao ser expresso, poderia, por exemplo, tornar as células 
mais resistentes à quimioterapia. Logo, as células poderiam ser transplantadas em um paciente, 
para auxiliar no tratamento quimioterápico.
A terapia gênica tem alguns riscos, que conduzem as polêmicas quanto ao uso desse tipo de 
tratamento.
35
Depois Da Dupla Hélice │ uNiDaDe iii
1. O sistema imunológico pode reagir ao gene exógeno.
2. O gene exógeno pode ser introduzido em lugar errado.
3. Outros genes podem ser entregues acidentalmente para a célula.
4. O vírus pode infectar outras células além da célula-alvo.
Do mesmo modo que a clonagem terapêutica, a terapia gênica ainda necessita de muita pesquisa 
para mostrar o seu potencial. Ela se encontra no centro de várias discussões éticas que envolvem 
a manipulação de células, a transgenia, questões quanto à acessibilidade dessa terapia para a 
população, entre outras.
Amplie seus conhecimentos. Visite os sites com mais informações a respeito da 
terapia gênica:
<http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S1413-81232002000100010&script= 
sci_arttext>
<http://www.biotecnologia.com.br/revista/bio12/terapia.pdf>
36
CAPítulo 3
Clonagem reprodutiva – dolly
Até a ovelha Dolly surgir, o meio científico questionava: durante o crescimento e a diferenciação de 
um embrião, ocorrem modificações irreversíveis no genoma de células somáticas?
Ao contrário do que muitas pessoas acreditam, Dolly não é o primeiro clone de mamífero, a clonagem 
tem sido realizada desde a década de 1980 em ovelhas, gado e outros animais. O que faz da clonagem 
de Dolly ser um fato histórico é que os clones que a antecederam receberam o material genético de 
uma célula embrionária, ou seja, uma célula capaz de dar origem a todas as células do organismo. 
Já a famosa ovelha Dolly teve como doador do material genético uma célula somática, ou seja, uma 
célula que não está mais programada para se diferenciar em outros tipos celulares.
Agora, sim, podemos esclarecer, Dolly é o primeiro clone de mamífero que teve como origem o DNA 
de células somáticas.
Os criadores de Dolly, comandados pelo pesquisador Dr. Ian Wilmut, mostraram que as modificações 
no genoma das células somáticas não são irreversíveis e que o DNA pode ser reprogramado. Este foi 
o grande ganho da ciência com a clonagem da ovelha Dolly.
A clonagem de Dolly foi realizada com um procedimento chamado de clonagemreprodutiva, cujas 
etapas estão descritas a seguir (Figura 42).
figura 42. clonagem reprodutiva – dolly. 
figura adaptada do site: <http://www.ghente.org/ temas/clonagem/index_dolly.htm>, retirada em 17/9/2011.
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1. Células mamárias de uma ovelha da raça Finn Dorset foram as doadoras do núcleo. 
Neste ponto que está centrada a grande descoberta da ciência, células mamárias são 
células somáticas, ou seja, células diferenciadas, que até o momento eram conhecidas 
como células que não possuem a capacidade de se reprogramar e voltar aos estágios 
iniciais de desenvolvimento. Para que isso aconteça, é necessário que a célula volte 
a ter características de células embrionárias e as informações contidas no DNA 
deveriam ser reprogramadas. Devemos lembrar que, por ser uma célula somática, 
apenas os genes necessários para a manutenção deste tipo celular estão ativos.
2. Essa foi a grande diferença de Dolly para os outros animais que foram clonados 
antes dela, no lugar de células somáticas como as mamárias, utilizava-se células 
embrionárias.
3. Essas células foram cultivadas, cresceram e se dividiram produzindo cópias 
idênticas a elas. Neste processo, isolaram-se células que estivessem na fase G0 do 
ciclo celular, e isso foi obtido submetendo as células a uma condição com poucos 
nutrientes, esse estado é chamado de quiêsciencia (estado de latência onde as 
células param de crescer). Essas células quiescentes foram, então, as doadoras do 
núcleo, ou seja, do material genético.
4. Uma ovelha da raça Scottish Blackface foi a doadora do óvulo, cujo ovócito foi 
isolado e o núcleo retirado. 
5. O ovócito anucleado e o núcleo da célula mamária foram, então, fundidos por meio 
de uma descarga elétrica. De alguma forma, que ainda não sabemos, o ovócito 
após a fecundação reprogramou o material genético da célula mamária, de modo 
a tornar todos os seus genes novamente ativos, resultando no desenvolvimento de 
um embrião de ovelha. As células se diferenciaram até o 6º dia, quando o embrião 
é chamado de blastócito.
6. Uma terceira ovelha da raça Scottish Blackface entra no cenário como uma barriga 
de aluguel, pois no seu útero foi colocado o blastócito. Após a gestação, essa 
ovelha deu origem a uma ovelha da raça Finn Dorset, idêntica a ovelha que doou o 
material genético.
Para nós, simples mortais, a criação de Dolly parece ter dado tudo certo, mas, na verdade, várias 
questões foram levantadas a respeito do procedimento no meio científico.
1. Dolly foi o único embrião que desenvolveu após 277 tentativas de transferência do 
núcleo, dos quais menos de 10% resultaram em embriões e apenas um desenvolveu 
em um animal adulto. A eficiência do procedimento foi muita baixa.
2. A ovelha Dolly não era tão idêntica a ovelha que doou o material genético, como se 
esperava.
3. Dolly possuia as extremidades dos telômeros 20% menores do que dos animais de 
sua idade, resultando no envelhecimento precoce.
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UNIDADE III │ DEPOIS DA DUPLA HÉLICE
4. Dolly sofria de artrite e doença pulmonar que levaram a sua morte aos 6 anos. A 
pergunta que ficou: essas enfermidades foram fruto do envelhecimento precoce ou 
consequência do estilo de vida imposto a ela?
5. A ovelha que doou o material genético tinha seis anos, como foi observado o 
envelhecimento precoce em Dolly, mais uma questão surgiu: Teria Dolly já nascido 
com idade biológica de 6 anos?
Dolly foi uma experiência com sucesso ou não? 
O que realmente sabemos é que a clonagem de animais, na maioria das vezes, é uma experiência 
desastrosa, pois para cada feto que se desenvolve, vários outros são gerados com anomalias. Poderia 
o homem já estar pensando na clonagem humana, ele está preparado para lidar com “produtos” da 
clonagem com anomalias? O que fazer? 
Na comunidade científica mundial é um consenso que não deve ser realizada clonagem reprodutiva 
em humanos. A clonagem de Dolly deixou claro que há muitos riscos associados a esse procedimento.
É importante sabermos que a clonagem para fins reprodutivos é distinta da clonagem 
para fins terapêuticos. Muitas pessoas confundem esses conceitos criando polêmicas 
em relação às pesquisas com células-tronco. Uma coisa é o homem almejar fazer 
cópias de si mesmo, outra coisa é usar a clonagem para produzir tecidos com a 
finalidade de salvar vidas.
Veja sites com mais informações a respeito da clonagem:
<http://www.revistapesquisa.fapesp.br/Suplemento_Clonagem.pdf>
<http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0103-40142004000200016&script= 
sci_arttext>
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CAPítulo 4
impressão digital do dnA – 
Medicina forense
Se existe algumas coisas no mundo que o ser humano pode realmente dizer que são suas, são o 
corpo, a face e as impressões digitais.
Quando pensamos em impressões digitais, a primeira coisa que vem à cabeça são as impressões 
digitais presente nos nossos dedos, que são marcas valiosas para nossa identificação.
Mas será que essas são as únicas marcas que nos diferenciam dos demais seres humanos? Não, 
temos no DNA a melhor forma para identificar uma pessoa. 
Eu faço a vocês mais uma pergunta: “Como, então, podemos usar o DNA para este fim?” A 
primeira resposta que virá à cabeça de vocês é o sequenciamento, a determinação da sequência 
do DNA. 
.
Não resistirei e farei mais uma pergunta: “É viável sequenciar o genoma de uma 
pessoa para identificá-la?” Pensem, quantos anos levou para sequenciar o genoma 
humano em um esforço conjunto de vários grupos.
Todos os seres vivos são geneticamente diferentes, com exceção dos gêmeos idênticos. Cada 
indivíduo contém uma sequência de DNA que é específica para aquele ser. Ao contrário de 
impressões digitais tradicionais que podem ser cirurgicamente alteradas ou automutiladas, a 
sequência de DNA não pode ser facilmente mudada. 
Nos testes de determinação de identidade genética são estudadas regiões do DNA em que há 
variações entre pessoas. Essas regiões são chamadas de “polimorfismo do DNA” ou “marcadores 
do DNA”.
Baseada na característica da individualidade do DNA, as análises dessa molécula têm muita 
aplicação na sociedade. Os médicos usam testes genéticos para detectar tipos específicos de 
doenças hereditárias, como a doença de Huntington e a fibrose cística. Alguns testes têm sido 
desenvolvidos para avaliar a predisposição hereditária a certos tipos de câncer de mama e doença 
de Alzheimer.
A análise do DNA não é restrita a pesquisas genéticas e medicinais, na atualidade, a medicina 
forense depende muito da capacidade do DNA, provindo de amostras biológicas na cena do 
crime, para determinar qual dos suspeitos é o mais provável de ter cometido o crime. Essa 
capacidade de identificar um indivíduo é reforçada pela variedade de substâncias que contém 
DNA, como sangue, sêmen, saliva, cabelo, unhas, ossos, dentes, fezes etc. A análise do DNA 
é capaz de absolver pessoas injustamente acusadas de crimes, como em casos de estupro 
e assassinatos. 
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A análise do DNA é a ferramenta principal para os testes de paternidade, na identificação de restos 
mortais. Antropologos usam esse tipo de análise para estudar a migração de seres humanos por 
todos os continentes. A variação de sequências de DNA entre espécies e entre indivíduos também é 
útil para os biólogos que estudam espécies ameaçadas de extinção. 
Vamos analisar algumas características do DNA que permitem utilizá-lo como impressão digital. 
Cada célula humana contém, aproximadamente, 3 bilhões de pares de bases de DNA organizados 
em 23 pares de cromossomos. Cada pessoa herda um conjunto de 23 cromossomos da mãe e um 
conjunto de 23 cromossomos do pai. Os dois conjuntos de cromossomos são muito semelhantes 
entre si. Por exemplo, a sequência das basesdo cromossomo 1 é quase a mesma em cada ser 
humano. No entanto, existem regiões específicas nos cromossomos onde as sequências podem 
variar, na média de 1 base em cada 700-1000 bases serão diferentes entre dois indivíduos. Como o 
genoma contém dois conjuntos de cromossomos com 3 bilhões de pares de bases, em cada conjunto 
aproximadamente 2 milhões de base (ou 0,1%) serão diferentes. Somente gêmeos idênticos irão 
compartilhar de sequências de DNA idênticas. É essa pequena variabilidade na sequência do DNA 
em locais específicos que permite a identificação de um indivíduo. A variabilidade presente na 
sequência do DNA recebe o nome de polimorfismo. 
A seguir, discorreremos sobre algumas técnicas utilizadas para fazer a tipagem do DNA (determinar 
a impressão digital).
rFlP (restriction fragment length 
polymorphism) – Polimorfismo de 
comprimento de fragmentos de restrição
As enzimas de restrição têm sequências específicas de reconhecimento no DNA, em que as mesmas 
cortam o DNA gerando fragmentos. Quando uma enzima gera fragmentos de DNA de diferentes 
tamanhos na mesma região do genoma de diferentes pessoas, dizemos que ocorre RFLP.
Um RFLP pode surgir em uma região do cromossomo com várias alterações na sequência de bases, 
gerando ou eliminando sítios de reconhecimento para enzimas de restrição, alterando, assim, o 
tamanho dos fragmentos de DNA. Os fragmentos de DNA são ditos polimórficos quando há variações 
no tamanho entre os indivíduos.
Os RFLPs são analisados em regiões do genoma não codificantes e altamente variáveis. 
O primeiro passo para esse tipo de análise é obter as amostras de DNA que podem vir de qualquer 
tipo celular. Em seguida, o DNA é submetido a digestão com enzimas de restrição. Os fragmentos 
de DNA, então, são separados por eletroforese em gel de agarose. A segunda etapa é a realização 
de Southern blot, ou seja, os fragmentos de DNA serão transferidos para membrana para serem 
sondados com uma sonda específica para regiões altamente variáveis do DNA. O Southern blot 
revela o padrão de bandas que será comparado entre as amostras. A Figura 43 ilustra as etapas do 
procedimento de análise de polimorfismo por RFLP, na qual comparando o padrão de bandas entre 
a amostra e as plantas A e B, observa-se que a amostra e a planta A possuem o mesmo padrão, logo, 
a amostra corresponde a planta A.
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figura 43. rflp. etapas da análise de polimorfismo por rflp. 
figura adaptada do site: <http://www.scq.ubc.ca/dna-fingerprinting-in-the-standardization-of-herbs-and-nutraceuticals/>, retirada em 
30/9/2011.
Geralmente, a análise é feita com múltiplas sondas que revelam RFLPs de diferentes regiões variáveis 
do DNA. Logo, se diferentes perfis de RFLPs são avaliados em cada amostra, é muito improvável 
que dois perfis de amostras que não tenham parentesco sejam iguais. 
Uma região do DNA analisada por RFLP são os loci de VNTRs.
VNTR (variable number tanden repeats), também conhecida como minissatélites: são 
sequências de DNA que podem variar de 1.000 a 20 mil pares de bases. Os VNTRs são formados por 
pequenas sequências de DNA de 9 a 80 pares de bases que se repetem em quantidades diferentes 
entre indivíduos (Figura 44). Um exemplo de VNTR encontrado em seres humanos é um locus 
cromossômico conhecido como D1S80, na qual a sequência repetitiva é de 16 pares de bases. O 
D1S80 está localizado no cromossomo 1 e, geralmente, é repetido entre 14 a 40 vezes no cromossomo.
Agora, imaginem uma enzima de restrição que corte nas extremidades de um VNTR, os fragmentos 
de DNA gerados pela clivagem do DNA com essa enzima dependerá do número de repetições da 
sequência repetitiva dentro do VNTR. Como essas repetições variam entre indivíduos, teremos 
padrões de fragmentos diferentes. 
Vamos trabalhar mais um pouco com nossa imaginação, agora imaginem que além das variações no 
número de repetições podem ocorrer também mutações que eliminem ou criem o sítio da enzima no 
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VNTR. Outro padrão diferente de fragmentos será gerado. Essas variações no padrão de tamanho 
dos fragmentos é que são analisadas por RFLP.
Figura 44. VNTR em cromossomo humano. Em destaque VNTRs com diferentes tamanhos. 
 
Figura adaptada do site: <http://www.biology.arizona.edu/human_bio/problem_sets/DNA_forensics _1/ 05t.html>, retirada em 30/9/2011.
No caso do RFLP, as sondas reconhecem sequências repetidas do VNTR e, geralmente, utilizam-
se sondas para 4 a 6 diferentes loci de VNTRs. Estes loci são particularmente convenientes como 
marcadores para a identificação humana, pois possuem um número muito grande de alelos 
diferentes e, assim, é provável que não existam dois indivíduos não aparentados que compartilhem 
o mesmo genótipo.
Vantagens deste tipo de análise da impressão digital do DNA.
 » A estabilidade e reprodutibilidade – característica importante para fazer a relação 
entre uma amostra de DNA e uma pessoa.
 » Mais fácil de evitar contaminação, pois a mostra de DNA é maior do que com outros 
métodos de análises, e pequenas contaminações não alteram o resultado.
Desvantagens:
 » Análise é demorada justamente por ter como base o Southern blot.
 » Quantidade de DNA relativamente grande para se ter uma boa amostra.
 » O custo é muito alto devido o tempo e o trabalho requerido.
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Str e PCr
STR (short tandem repeats), também conhecida como microssatélites – regiões do DNA com 
sequências repetidas de 2 a 6 pares de bases. Os STRs são encontrados em torno do centrômero 
do cromossomo e, como os VNTRs, possuem tamanhos variados que geralmente não ultrapassa 
300 pares de bases (Figura 45). Os STRs demonstraram ter vários benefícios que os tornaram 
especialmente adequados para a identificação humana.
STRs tornaram-se marcadores de DNA populares porque são facilmente amplificados por reação 
em cadeia da polimerase. O número de repetições em STRs pode ser altamente variável entre 
os indivíduos, o que os tornam eficazes para fins de identificação humana. Quando se pensa em 
identificar pessoas, é importante ter marcadores de DNA que exibem variação mais alta possível, a 
fim de discriminar entre as amostras.
Quanto menor o tamanho dos alelos STR, melhores candidatos serão para o uso em aplicações 
forenses. Em muitos casos, a amostra de DNA está degradada, logo a PCR será mais efetiva quanto 
menor for o fragmento a ser amplificado.
STR alelos também tem menores taxas de mutação, o que torna os dados mais estáveis e previsíveis.
Devido a essas características, STRs com maior poder de discriminação são escolhidos em banco de 
dados para a identificação humana. 
figura 45. esquema de um sTr. em destaque a sequência repetitiva de quatro pares de bases. 
figura adaptada do site: <http://statistics.arizona.edu/courses/eeb208-2008/lecture08/lecture 08.html>, retirada em 30/9/2011.
Os STRs são os polimorfismos genéticos mais analisados na genética forense. Eles foram introduzidos 
nos laboratórios forenses por volta de 1995, atualmente, é a principal ferramenta nestes laboratórios.
Existem milhares de loci de STR que podem ser analisados. Eles são distribuídos em todo o genoma, 
nos 22 cromossomos autossomos e nos cromossomos sexuais X e Y. A maioria dos loci utilizados na 
genética forense são constituídos de repetições de 4 pares de bases.
Os STRs satisfazem a todos os requisitos para um bom marcador forense: são robustos, diferentes 
amostras são analisadas com sucesso com a utilização deles; os resultados gerados em vários 
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laboratórios são facilmente comparados; eles são discriminatórios, em especial, quando se analisam 
vários loci ao mesmo tempo e requerem poucas células para sucessivas