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BIOLOGIA MOLECULAR 2020 Profª Letícia da Silva Pereira Fernandes GABARITO DAS AUTOATIVIDADES 2 BIOLOGIA MOLECULAR UNIDADE 1 TÓPICO 1 1 Quais são os princípios físicos que permitem que a eletroforese em gel seja aplicada no isolamento de fragmentos de DNA? a) ( ) Cargas negativas dos fragmentos de DNA, corrente elétrica e polaridade do gel. b) ( ) Cargas positivas dos fragmentos de DNA, corrente elétrica e porosidade da matriz do gel. c) (X ) Cargas negativas dos fragmentos de DNA, corrente elétrica e porosidade da matriz do gel. d) ( ) Cargas negativas do gel, elevação de temperatura e corrente elétrica. 2 Com relação à clonagem, explique como é formado o DNA recombinante e descreva as principais etapas do processo de formação dos clones. R.: Para que seja iniciado o processo de clonagem de um fragmento de DNA, ele deve ser inserido/unido ao DNA do vetor, o qual deve apresentar capacidade de autorreplicação. Essa molécula de DNA, formada pela união do DNA do vetor com o fragmento de DNA a ser clonado, é chamada de DNA recombinante. Resumidamente, o processo de clonagem se inicia com a formação do DNA recombinante, processo que se utiliza de enzimas de restrição e ligação para que o DNA de interesse seja ligado ao DNA do vetor. Posteriormente, o vetor, já contendo o DNA recombinante, é submetido ao processo de transformação, em que ele é inserido em um organismo hospedeiro, como a bactéria Escherichia coli. Dentro do organismo hospedeiro, devido à sua capacidade de autorreplicação, o vetor passa a se multiplicar. Além disso, a bactéria hospedeira também apresenta acelerada taxa de multiplicação. Tais processos culminam na rápida multiplicação do DNA recombinante e, consequentemente, de clones do DNA de interesse. 3 BIOLOGIA MOLECULAR TÓPICO 2 1 Explique como ocorre cada uma das etapas da PCR e sua função para a reação como um todo. 3 Descreva, brevemente, as principais diferenças das técnicas de hibridização in situ, southern e northern-blotting. R.: A hibridização in situ é aplicada quando se deseja observar a presença de um gene ou de um fragmento de DNA diretamente na amostra em estudo, a qual pode ser, por exemplo, um cromossomo, uma célula ou um pequeno organismo. Essa técnica, diferentemente das hibridizações northern e southern-blotting, permite a preservação da amostra em estudo, já que não há a necessidade de fragmentação do material genético a ser avaliado. Nas hibridizações southern e northern-blotting, é necessário que o material genético a ser avaliado seja preparado, sendo necessário o seu isolamento por meio da eletroforese em gel e a sua posterior transferência para uma membrana de nitrocelulose. A principal diferença entre essas duas técnicas de hibridização está no fato de que, no northern, são avaliadas moléculas de RNA, enquanto no southern são avaliadas moléculas de DNA. Assim, no northern, o objetivo principal é a avaliação da expressão diferencial de genes, por meio da avaliação dos mRNAs presentes em amostras distintas, enquanto no southern são avaliadas as diferenças nas sequências de nucleotídeos de um gene ou de um determinado fragmento de DNA. 4 Quais as principais características que um vetor e uma célula hospedeira devem conter para que possam ser utilizadas no processo de clonagem? R.: O vetor deve apresentar capacidade de autorreplicação, enquanto a célula hospedeira deve ser geneticamente competente, ou seja, apresentar a capacidade de internalizar material genético externo, neste caso, o DNA recombinante presente no vetor. 4 BIOLOGIA MOLECULAR R.: Desnaturação: por meio de aquecimento da amostra de DNA a fita dupla se separa, expondo os nucleotídeos para que os primers possam se ligar às suas sequências complementares. Anelamento: na etapa de anelamento, após a separação das fitas duplas, os primers se ligam à região do DNA que é complementar às sequências. Extensão: na etapa de extensão, a enzima DNA polimerase reconhece a extremidade 3’ disponível no primer que se anelou à fita simples de DNA e inicia o processo de inserção dos nucleotídeos complementares à fita molde de DNA. 2 Quais componentes são indispensáveis para a PCR? a) ( ) Fita molde de DNA, oligodT, Transcriptase reversa e dNTPs. b) ( ) Fita molde de RNA, oligodT, Transcriptase reversa e dNTPs. c) ( ) Fita molde de RNA, primers, DNA polimerase e dNTPs. d) (X ) Fita molde de DNA, primers, DNA polimerase e dNTPs. 3 Por que a reação de transcrição reversa é importante para estudos de expressão de um gene? R.: Para que seja avaliada a expressão de um gene, deve ser utilizado como objeto de estudo as moléculas de mRNA provenientes desse gene, pois elas serão as moléculas responsáveis pela expressão das proteínas ou enzimas codificadas pelo gene em questão. No entanto, devido à escassez de mRNA, essas moléculas precisam ser amplificadas para serem avaliadas. Assim, uma vez que para a realização de uma PCR é necessário que se tenha uma fita molde de DNA, é imprescindível que o mRNA que está sendo avaliado seja retrotranscrito em DNA complementar ou cDNA para que a DNA polimerase utilizada na PCR possa amplificá-lo, fornecendo material suficiente para a avaliação da sua expressão. 4 Explique como acontece a qPCR e qual sua principal diferença em relação à PCR qualitativa. R.: Na PCR quantitativa ou qPCR, a amplificação do DNA em avaliação ocorre em tempo real, sendo detectada através da emissão 5 BIOLOGIA MOLECULAR TÓPICO 3 1 Explique como o termo biblioteca se adéqua às técnicas de biblioteca de DNA e de cDNA. R.: O termo biblioteca é adequado para as chamadas bibliotecas de DNA e cDNA, pois, com a aplicação dessas técnicas, diversos fragmentos de DNA ou diversos cDNAs são clonados, formando uma coleção de amostras de material genético, na qual podem ser identificados e selecionados os fragmentos ou cDNAs de interesse. 2 Qual a principal diferença entre as bibliotecas de DNA e de cDNA? R.: Nas bibliotecas de DNA, o DNA genômico é fragmentado com a utilização de endonucleases de restrição por exemplo, os quais são clonados, formando a biblioteca. Já na biblioteca de cDNA, os mRNAs presentes em determinada amostra são retrotranscritos em cDNAs, os quais serão clonados para formarem a biblioteca, que é formada, portanto, apenas por sequências codificantes. de fluorescência promovida por sondas ou corantes intercalantes que se ligam às moléculas de DNA produzidas a cada novo ciclo de amplificação, sendo a fluorescência detectada em cada ciclo registrada para a posterior quantificação absoluta ou relativa, dependendo do estudo que está sendo realizado, das moléculas de DNA ou cDNA que deram início ao processo de replicação na reação. A principal diferença entre esses dois tipos de PCR está no fato de que, na qPCR, a amplificação do material genético é detectada a cada ciclo de amplificação, permitindo a obtenção de dados numéricos que admitem a quantificação do material que está sendo amplificado, ao passo que, na PCR qualitativa, apenas o produto final da reação, após os sucessivos ciclos de amplificação, pode ter sua presença detectada por meio de eletroforese em gel. 6 BIOLOGIA MOLECULAR 3 Assim como no processo de clonagem descrito no Tópico 1, quais componentes são essenciais para a formação das bibliotecas de DNA? a) (X ) DNA, enzimas de restrição, DNA ligase, vetores e células hospedeiras. b) ( ) mRNA, enzimas de restrição, transcriptase reversa, termocicladores e células hospedeiras. c) ( ) DNA, enzimas de restrição, DNA polimerase, vetores e primers. d) ( ) mRNA, enzimas de restrição, DNA polimerase, vetores e células hospedeiras. 4 Como as técnicas de clonagem e de bibliotecas de DNA ou cDNA podem ser diferenciadas? Você consegue imaginar alguma diferença entre elas e entre suas aplicações? R.: Na técnica de clonagem, o objeto de estudo é um fragmento ou gene específico previamente isolado do restante do materialgenético da amostra. Sua aplicação é adequada quando, por exemplo, deseja- se obter material para o sequenciamento da região codificante de um gene específico. Nas bibliotecas de DNA e cDNA, o objeto de estudo é todo o material genético de uma determinada amostra, seja o DNA genômico, no caso das bibliotecas de DNA, ou de toda a população de mRNAs, sendo expresso em determinada condição, como é o caso das bibliotecas de cDNA. Em ambos os casos, são formadas grandes coleções de clones contendo diferentes genes ou fragmentos de DNA. Nesse caso, são indicadas para a preservação do material genético em investigação, possibilitando que, posteriormente, esses genes ou fragmentos sejam isolados e avaliados individualmente. 7 BIOLOGIA MOLECULAR TÓPICO 4 1 Sabendo que os didesoxinucleotídeos são nucleotídeos terminadores de cadeia, ou seja, modificados para interromper o processo de extensão durante a amplificação de um fragmento de DNA, discorra sobre como a utilização desses nucleotídeos marcados com fluoróforos são utilizados para o sequenciamento Sanger em sequenciadores automatizados. R.: Durante o sequenciamento pelo método de Sanger automatizado, é realizada a amplificação do fragmento de DNA a ser sequenciado. Em cada ciclo de amplificação, novos desoxinucleotídeos (dNTPs) são adicionados na nova fita de DNA que está sendo sintetizada. No entanto, além dos desoxinucleotídeos, para o sequenciamento de Sanger são utilizados os didesoxinucleotídeos (ddNTPs), os quais são modificados para interromper o processo de extensão após a sua inserção a cada ciclo de amplificação. Dessa forma, ao fim de cada ciclo de amplificação, moléculas de DNA de diferentes tamanhos serão sintetizadas, sendo o último nucleotídeo de cada molécula um ddNTP. Esses ddNTPs adicionados à reação são marcados com fluoróforos distintos, o que permite a sua identificação. No método de Sanger automatizado, após os sucessivos ciclos de amplificação, os fragmentos obtidos são direcionados para uma cromatografia em coluna, na qual os fragmentos são fracionados de acordo com o seu tamanho. Durante esse processo, cada fragmento que passa pelo cromatógrafo tem a fluorescência do ddNTP presente em sua molécula detectada, assim, sequencialmente, é detectado, e identificado o último nucleotídeo de cada fragmento de diferentes tamanhos, compondo a sequência completa do fragmento de DNA que está sendo sequenciado. 2 Aponte as principais diferenças entre os sequenciamentos de primeira, segunda e terceira geração. R.: Os métodos de sequenciamento de primeira geração dependem da utilização dos didesoxinucleotideos (ddNTPs), ou nucleotídeos terminadores de cadeia, ao passo que os de segunda e terceira geração não mais necessitam dessa ferramenta. Ainda, os métodos 8 BIOLOGIA MOLECULAR UNIDADE 2 TÓPICO 1 1 Descreva o que conhecer o genoma de um organismo pode representar. de segunda e terceira geração, embora tenham em comum a não utilização de ddNTPs, apresentam uma substancial diferença, que se encontra no preparo do material a ser sequenciado. Nos métodos de segunda geração, o material a ser sequenciado deve ser submetido a uma amplificação por PCR, enquanto nos de terceira geração, essa etapa não é mais necessária, sendo possível o sequenciamento direto de uma única molécula de DNA. 3 Os métodos de sequenciamento de segunda geração, discutidos neste tópico, apresentam, como similaridade, a utilização de: a) (X ) Adaptadores. b) ( ) PCR em emulsão. c) ( ) Placa de vidro. d) ( ) Esferas. e) ( ) Fluorescência. 4 De acordo com as técnicas de sequenciamento apresentadas, os métodos a seguir podem ser empregados para a detecção e sequenciamento de nucleotídeos, exceto: a) ( ) Luminescência. b) ( ) Fluorescência. c) (X) Absorbância. d) ( ) Corrente elétrica. 9 BIOLOGIA MOLECULAR R.: Conhecer o genoma de um organismo representa saber a sequência de nucleotídeos que compõem todo o seu DNA. Ainda, conhecendo o genoma, é possível investigar a posição e funcionalidade de genes, a interação entre os componentes genéticos e outras moléculas do organismo, a origem de algumas doenças, entre outras aplicações. 2 A genômica estrutural pode ser dividida em diferentes etapas: a) ( ) Mapas cromossômicos de baixa resolução, análise de polimorfismos e sequenciamento. b) (X ) Mapas cromossômicos de baixa resolução, mapas cromossômicos de alta resolução e mapas cromossômicos físicos. c) ( ) Mapas cromossômicos de alta resolução, eletroforese e sequenciamento. 3 Uma das abordagens utilizadas pela genômica funcional é a busca por quadros abertos de leitura ou ORFs no genoma sequenciado. Explique o que caracteriza uma ORF e por que ela se aplica aos estudos de genômica funcional. R.: Uma ORF, ou quadro de leitura aberto, é uma região do DNA caracterizada pela presença de um códon iniciador (ATG) e de um códon de parada (TAA, TAG ou TGA). Quando uma ORF apresenta 100 ou mais códons, existe a possibilidade de que ela compreenda um gene. Neste sentido, a identificação das ORFs presentes no genoma é uma ferramenta aplicada aos estudos de genômica funcional, já que elas indicam regiões com potencial funcionalidade, as quais poderão ser testadas para a confirmação da presença de um gene. 4 O que caracteriza um polimorfismo genético? Qual área da genômica estuda esse tipo de variação genética? Cite e descreva pelo menos três tipos de polimorfismo. R.: Um polimorfismo genético é uma variação na sequência de nucleotídeos do DNA que ocorre no mínimo em 1% da população, caracterizada por troca, deleção ou multiplicação de nucleotídeos em um ou em múltiplos pares de bases, podendo ou não estar associada a doenças ou condições específicas, sendo essas variações 10 BIOLOGIA MOLECULAR TÓPICO 2 1 Embora o sequenciamento do genoma humano, proposto e executado pelo Projeto Genoma Humano, tenha sido um feito de extrema relevância para diversas áreas das ciências, a sua necessidade foi questionada inúmeras vezes. Enumere alguns dos motivos elencados pelos cientistas, ainda na década de 90, como justificativa para a não execução do sequenciamento completo do DNA humano. R.: Quando iniciado o Projeto Genoma Humano, foi questionada a necessidade de sequenciar completamente o genoma humano, pois era conhecido que grande parte do DNA humano é compostos por regiões não codificadoras, sendo recomendado por muitos cientistas que apenas as regiões que compreendiam os genes deveriam ser sequenciadas no projeto. Além disso, questionou-se também a questão do alto custo que seria despendido para a conclusão do sequenciamento do genoma humano, já que era estimado que o DNA humano era composto por milhões de pares de bases, bem como estudadas dentro da genômica funcional. Entre outros, alguns tipos de polimorfismos incluem o polimorfismo de nucleotídeo único, ou SNP, o polimorfismo de número de cópias (CNP) e os microssatélites. O SNP é caracterizado pela alteração de apenas um nucleotídeo em uma determinada sequência do DNA, podendo ou não representar uma alteração fenotípica, já que o código genético é degenerado, o que significa que a alteração de apenas um nucleotídeo pode ou não representar uma alteração no aminoácido que está sendo codificado. O CNP, por sua vez, é caracterizado pela variação, que pode ser inclusive presença ou ausência, na quantidade de cópias de uma determinada sequência de nucleotídeos. Para ser considerado um CNP, a sequência com variado número de cópias deve conter entre 200 até 2 Mb pares de base. Já os microssatélites são formados por 2 até 4 nucleotídeos, repetidos sequencialmente por até dezenas de vezes, ou seja, em tandem. 11 BIOLOGIA MOLECULAR de onde viria o financiamento para tamanha empreitada. Por fim, o tempo estimado para a conclusão do sequenciamento, de 15 anos, foi também questionado por muitos cientistas da época. 2 Os dois principais executores do Projeto Genoma Humano foram a CeleraGenomics e o consórcio público formado por diversos laboratórios ao redor do mundo. Cada um deles abordou o sequenciamento de maneira distinta: a Celera Genomics utilizou o método de sequenciamento por shotgun de genoma inteiro, enquanto o consórcio público utilizou o sequenciamento por shotgun hierárquico. Descreva, brevemente, ambos os métodos, apontando suas principais diferenças. R.: Na técnica de shotgun hierárquico, a biblioteca de DNA é formada por grandes fragmentos de DNA, os quais correspondem, cada um, a aproximadamente 1 cromossomo. Nesse caso, após a formação da biblioteca, cada um desses fragmentos é selecionado separadamente e submetido a uma nova clivagem, seguida de inserção em um novo vetor e, posteriormente, esses vetores têm suas extremidades sequenciadas. Após o sequenciamento, deve ser realizado o alinhamento das sequências obtidas para a formação da sequência completa de nucleotídeos de cada um dos cromossomos e, depois, de todo o genoma. No shotgun de genoma inteiro, todo o DNA é fragmentado. No entanto, essa fragmentação é realizada em 3 tamanhos, formando diferentes bibliotecas contendo fragmentos de 2 mil, 10 mil e 130 mil pares de base, respectivamente. Cada fragmento presente nessas bibliotecas tem suas extremidades sequenciadas e, similarmente ao shotgun hierárquico, essas sequências obtidas das extremidades são alinhadas e formam sequencias maiores, até que seja formada toda a sequência do DNA. 3 Além do conhecimento do genoma em si, cite outros avanços e benefícios que o PGH trouxe para as ciências. R.: Com os avanços biotecnológicos alcançados durante o PGH, foi possível sequenciar o genoma de outros organismos. Além disso, o conhecimento da sequência de nucleotídeos do DNA humano proporcionou o avanço em estudos que buscam relacionar o DNA com o desenvolvimento de doenças e otimizar o tratamento a elas. 12 BIOLOGIA MOLECULAR TÓPICO 3 1 Entre as demais “ômicas”, podem ser citadas a transcriptômica, a proteômica e a metabolômica. Explique quais moléculas cada uma dessas ciências se dedica a compreender e qual a relação entre essas ciências. R.: A transcriptômica é a área que estuda a população de transcritos, ou seja, dos genes expressos. A proteômica estuda o universo de proteínas, enquanto a metabolômica se dedica ao estudo de diversas moléculas, como ácidos graxos, lipídeos, aminoácidos e carboidratos, os quais representam os metabólitos de um organismo. Essas ciências têm em comum o fato de avaliarem a presença dessas moléculas em determinada condição, organismo ou tecido, o que permite o estudo das relações desses componentes, por exemplo com a ocorrência de doenças. Cada uma dessas áreas estuda diferentes moléculas. No entanto, elas estão intimamente relacionadas, já que os metabólitos são provenientes de processos biológicos promovidos por proteínas e enzimas, ao passo que elas são sintetizadas de acordo com os genes expressos na célula. 4 São exemplos de questões éticas que foram levantadas devido ao Projeto Genoma Humano, exceto: a) ( ) O patenteamento das informações do genoma humano poderia inviabilizar os avanços nas pesquisas de doenças relacionadas a alterações no DNA. b) ( ) A relação de uma sequência no DNA a uma determinada doença não representa aumento do conhecimento para a sua cura ou tratamento. c) (X ) A formação de consórcios interlaboratoriais para o sequenciamento do genoma humano. e) ( ) Discriminação e segregação de indivíduos devido ao conhecimento da predisposição a doenças. 13 BIOLOGIA MOLECULAR 2 Elenque e explique, brevemente, pelo menos, três metodologias aplicadas à análise transcriptômica. R.: Sequenciamento EST: o transcriptoma é retrotranscrito em cDNA, o qual é inserido em vetores específicos para compor uma biblioteca de DNA. As extremidades do material genético presente na biblioteca são sequenciadas e essas sequências são confrontadas com bancos de dados para a identificação do RNA que deu origem a cada cDNA. Microarranjos de DNA: são aplicados para a avaliação da expressão diferencial de genes já conhecidos. O transcriptoma é retrotranscrito em cDNA, mas. para cada amostra a ser avaliada, um diferente fluoróforo é aplicado. Posteriormente, o cDNA é hibridizado com sondas de DNA presentes em uma placa de vidro. Essas sondas são específicas para os genes que se deseja avaliar a expressão. Após a hibridização, é emitida a fluorescência, a qual é detectada. Assim, é determinada a quantidade relativa da expressão dos genes avaliados em cada uma das amostras em análise. RNA-seq: o transcriptoma é retrotranscrito em cDNA, que é utilizado para formar uma biblioteca de cDNA. O material genético da biblioteca é fragmentado e os pequenos fragmentos formados são ligados a adaptadores e submetidos ao sequenciamento massivo por métodos NGS. Após o sequenciamento, os resultados podem ser confrontados com bancos de dados de genoma ou de transcriptoma para a identificação dos genes expressos ou identificadas por meio da montagem das sequências obtidas. 3 Sabendo que os mRNAs expressos compreendem o material genético responsável pela síntese de proteínas, explique porque apenas a análise da expressão gênica diferencial, seja por RT- qPCR ou pela análise do transcriptoma, não pode ser diretamente relacionada com a expressão proteica no tecido ou célula em avaliação. R.: Além da tradução do RNA responsável pela codificação da proteína, diversos outros mecanismos pós-traducionais atuam na formação das proteínas presentes em uma célula. Entre eles, estão: a fosforilação, a metilação e a acetilação. Esses processos podem afetar tanto a estrutura como a quantidade de proteínas expressas em uma 14 BIOLOGIA MOLECULAR célula, o que implica que apenas a avaliação da expressão gênica não representa a realidade da quantidade e da funcionalidade das proteínas presentes na mesma condição. 4 No método de proteômica shotgun, podem ser citadas as seguintes etapas, exceto: a) ( ) Hidrolise proteica. b) ( ) Ionização dos peptídeos. c) ( ) Detecção da razão m/z. d) (X ) Digestão in gel. 5 Por que o solvente utilizado no processo de extração dos metabólitos de uma amostra pode ser crucial para a análise do metaboloma? R.: O metaboloma é composto por uma diversidade de compostos, como carboidratos, ácidos graxos, aminoácidos, entre outros. Cada uma dessas classes de compostos apresenta diferenças quanto à sua solubilidade. Por exemplo: carboidratos são hidrossolúveis, enquanto ácidos graxos são lipossolúveis. Dessa forma, diferentes solventes serão capazes de extrair diferentes compostos da amostra em análise e, por esse motivo, deve-se elencar qual o melhor solvente e o melhor processo de extração para a otimização da extração dos compostos que se deseja avaliar, além de padronizar esse processo entre amostras que serão comparadas. 6 A metabolômica pode ser avaliada por meio de subdivisões, como a lipidômica, a glicômica e a peptidômica, as quais avaliam, respectivamente, o conjunto de: a) ( ) Lipídeos, genes e peptídeos. b) ( ) Açúcares, lipídeos e proteínas. c) (X ) Lipídeos, carboidratos e peptídeos. 15 BIOLOGIA MOLECULAR UNIDADE 3 TÓPICO 1 1 Porque o teste NIPT (teste pré-natal não invasivo) é considerado não invasivo? Qual princípio justifica esse tipo de amostragem? R.: Embora o teste seja realizado para verificar alterações no feto, a amostragem é realizada com coleta de sangue materno, portanto, de maneira não invasiva. Esse tipo de amostragem é eficiente para a avaliação proposta, pois, no sangue materno, além do próprio DNA materno, também pode ser encontrado DNA fetal livre e, dessa forma, com a extração e isolamento do material genético fetal, é possível proceder com as análises de alterações cromossômicas fetais. 2 Com os crescentes avanços em biotecnologias, o painel de doenças possíveis de serem testadas na triagem neonatal, ou teste do pezinho, aumentou expressivamente.No entanto, algumas discussões bioéticas apontam motivos que contrapõem a necessidade de expansão desses testes, entre elas: a) (X ) Ainda é desconhecida a severidade de muitas das doenças testadas. b) ( ) O conhecimento precoce de diversas doenças representa avanços nos seus tratamentos. c) (X ) O diagnóstico precoce de muitas doenças não representa melhora no tratamento. d) (X ) Ausência de tratamento disponível para várias doenças testadas. 3 Complete as lacunas da seguinte frase: O teste de diagnóstico rápido para a surdez hereditária é realizado com a técnica de _____ para a avaliação de uma mutação no gene _______. 16 BIOLOGIA MOLECULAR TÓPICO 2 1 Uma das técnicas de biologia molecular aplicável ao teste diagnóstico de mutações relacionadas a diversos tipos de canceres é a amplificação multiplex de sondas dependentes de ligação, ou MLPA. Explique, brevemente, como essa técnica é capaz de detectar deleções ou duplicações de regiões gênicas. R.: Na MLPA, para cada região do gene que será avaliada, deve existir um par de iniciadores, os quais, quando ligados à sua respectiva região do gene, formam uma sonda capaz de emitir fluorescência. Então, essa fluorescência é detectada na forma de picos e comparada aos picos de fluorescência apresentados pela amplificação de uma amostra controle. Dessa forma, é possível observar a ausência de determinados picos ou a sua duplicação na amostra em teste e, assim, determinar se há mutações do tipo deleção ou multiplicação das regiões testadas. a) ( ) sequenciamento, GJB2. b) ( ) PCR, conexina 30. c) (X ) PCR, GJB2. d) ( ) Espectrometria de massas, conexina 30. 4 Explique, brevemente, o que é avaliado no sequenciamento de produtos da concepção e por que esse teste deve ser indicado especialmente em casos de abortos repetidos. R.: Na avaliação de produtos da concepção, é realizado o sequenciamento do DNA em busca de alterações cromossômicas. Esse exame é indicado em casos de abortos, em especial em casos de abortos de repetição, pois se sabe que alterações cromossômicas no embrião são uma das principais causas relacionadas à ocorrência de abortos. 17 BIOLOGIA MOLECULAR 2 Sabe-se que grande parte dos casos de câncer colorretal apresentam um componente hereditário. Dessa forma, a investigação de mutações em genes como o MLH1, MSH2 e MSH6 pode ser indicada para pacientes com o histórico familiar desse tipo de câncer. Nesse sentido, qual técnica de biologia molecular é comumente aplicada para a avaliação de alterações nesses genes? a) ( ) PCR. b) ( ) qPCR. c) ( ) MLPA. d) (X ) Sequenciamento. 3 A biópsia líquida é uma ferramenta que pode ser aplicada no monitoramento da evolução do tratamento de pacientes oncológicos. Quais os benefícios que essa técnica apresenta em relação à biópsia convencional e qual o princípio amostral que possibilita a aplicação dessa técnica? R.: Com relação à biópsia convencional, a biópsia líquida apresenta menor risco ao paciente, já que a amostra coletada é uma amostra de sangue coletada por meio de técnica de coleta minimamente invasiva, o que também implica em dor reduzida a qual o paciente é submetido durante a amostragem. A aplicação dessa técnica é possível devido à presença de DNA tumoral livre circulante, o qual é obtido da amostra de sangue do paciente e, então, submetido às avaliações moleculares para a verificação de alterações gênicas que possam ocorrer no DNA tumoral, as quais podem, inclusive, estar associadas à resistência tumoral. 4 Cite exemplos de alterações gênicas que podem ser detectadas no DNA tumoral por meio da biópsia líquida e qual a metodologia aplicada para a análise dessas alterações. R.: No exame de biópsia liquida, por meio da aplicação da técnica de sequenciamento NGS, podem ser detectadas alterações, como inserções, deleções e polimorfismos presentes no DNA tumoral. 18 BIOLOGIA MOLECULAR TÓPICO 3 1 Qual(is) das seguintes técnicas de biologia molecular pode(m) ser aplicada(s) como ferramenta no diagnóstico de doenças? a) (X ) Sequenciamento NGS. b) (X ) Sequenciamento Sanger. c) (X ) qPCR. d) (X ) PCR. e) (X ) Espectrometria de massas. 2 Explique, em linhas gerais, como o sequenciamento do DNA auxilia no diagnóstico de doenças autossômicas recessivas em indivíduos portadores e pode ser uma ferramenta para o aconselhamento genético. R.: O indivíduo portador de uma doença recessiva não apresenta sinais e sintomas associados à doença, já que, para a sua manifestação, é necessário que os dois alelos de um gene apresentem a mutação associada à doença. No entanto, devido ao padrão de herança mendeliana, existe a probabilidade de que o alelo mutado seja herdado pela prole do indivíduo portador. Assim, no caso de casais em que ambos sejam portadores de um alelo mutado, existe a probabilidade de que os filhos recebem um ou ambos os alelos mutados e, portanto, sejam também portadores ou manifestem a doença, respectivamente. Nesse sentido, o sequenciamento do DNA para a avaliação das mutações em genes associados a doenças autossômicas recessivas auxilia no aconselhamento genético, demonstrando a probabilidade da ocorrência de tais doenças na prole de indivíduos portadores, especialmente nos casos em ambos os indivíduos sejam portadores da mesma doença autossômica recessiva. 3 Considerando as etapas envolvidas na utilização das técnicas de biologia molecular para o diagnóstico e outros exames, qual das seguintes opções não pode ser executada pelo biomédico? 19 BIOLOGIA MOLECULAR a) ( ) Coleta de amostra biológica (sangue, saliva, urina etc.). b) ( ) Preparação do material genético (extração, amplificação, clonagem etc.). c) ( ) Execução e desenvolvimento de testes moleculares (PCR, sequenciamento, microarranjo, hibridação etc.). d) ( ) Emissão de laudos referentes aos exames executados. e) (X ) Confirmação do diagnóstico da doença em conjunto com a avaliação clínica do paciente. 4 Ao tratarmos dos exames que realizam a identificação de micro- organismos presentes no endométrio e no trato gastrointestinal, falamos sobre a análise do metagenoma. Sucintamente, descreva do que se trata uma análise metagenômica. R.: A metagenômica é a avaliação do material genético proveniente de uma amostra ambiental, ou seja, composta por diferentes organismos ou micro-organismos, como no caso de amostras do endométrio e do trato gastrointestinal. Nessa análise, todo o material genético é extraído da amostra e avaliado com o objetivo de identificar os diferentes organismos presentes na amostra, bem como sua abundância relativa.
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