Microarrays de DNA no que consiste, procedimento e aplicações

Um Microarranjos de DNA, também chamado de chip de DNA ou DNA microarray, é composto por uma série de fragmentos de DNA ancorados a um suporte físico de material variável, seja plástico ou vidro. Cada pedaço de DNA representa uma seqüência complementar a um gene específico.

O principal objetivo dos microarrays é o estudo comparativo da expressão de certos genes de interesse. Por exemplo, é comum que esta técnica seja aplicada a duas amostras - uma em condições saudáveis ​​e outra patológica - para identificar quais genes estão sendo expressos e quais não estão na amostra que apresenta a condição. A referida amostra pode ser uma célula ou um tecido.

Geralmente, a expressão dos genes pode ser detectada e quantificada graças ao uso de moléculas fluorescentes. A manipulação dos chips é realizada na maioria dos casos por robô e um grande número de genes pode ser analisado simultaneamente.

Esta tecnologia inovadora é útil para uma ampla gama de disciplinas, desde diagnósticos médicos a vários estudos de biologia molecular nos campos de proteômica e genômica.

Índice

• 1 o que é isso?
  • 1.1 Tipos de microarray
• 2 Procedimento
  • 2.1 Isolamento de RNA
  • 2.2 Produção e rotulagem de cDNA
  • 2.3 Hibridização
  • 2.4 Leitura do sistema
• 3 aplicações
  • 3.1 Câncer
  • 3.2 Outras doenças
• 4 referências

Em que consiste?

Microarrays de DNA (ácido desoxirribonucleico) são um conjunto de segmentos de DNA específicos ligados a uma matriz sólida. Estas sequências são complementares aos genes que desejam ser estudados e podem existir até 10.000 genes por cm².

Essas características permitem o estudo sistemático e maciço da expressão gênica de um organismo.

A informação que uma célula precisa para sua operação é codificada em unidades chamadas "genes". Certos genes contêm instruções para a criação de moléculas biológicas essenciais chamadas proteínas.

Um gene é expresso se seu DNA é transcrito para uma molécula intermediária de RNA mensageiro e a expressão do gene pode variar dependendo do nível de transcrição desse segmento de DNA. Em certos casos, a mudança na expressão pode ser indicativa de doenças.

O princípio da hibridização permite que os microarrays funcionem. O DNA é uma molécula composta de quatro tipos de nucleotídeos: adenina, timina, guanina e citosina.

Para formar a estrutura de dupla hélice, a adenina é agrupada com timina e citosina com guanina. Assim, duas cadeias complementares podem ser ligadas por pontes de hidrogênio.

Tipos de microarrays

Em termos da estrutura dos microarrays, há duas variações: os compostos personalizados de DNA ou oligonucleotídeos complementares, e os microarrays comerciais de alta densidade fabricados por empresas comerciais, como a Affymetrix GeneChip.

O primeiro tipo de microarranjo permite a análise de RNA de duas amostras diferentes em um único chip, enquanto a segunda variação é do tipo comercial e tem um grande número de genes (por exemplo, o Affymetrix GeneChip tem cerca de 12.000 genes humanos) permitindo análise. uma única amostra.

Procedimento

Isolamento de RNA

O primeiro passo para realizar uma experiência usando a tecnologia de microarray é o isolamento e purificação de moléculas de RNA (pode ser RNA mensageiro ou outros tipos de RNA).

Se você quiser comparar duas amostras (saudável versus doente, controle versus tratamento, entre outras), o isolamento da molécula em ambos os tecidos deve ser realizado.

Produção e rotulagem de cDNA

Subsequentemente, o ARN é submetido a um processo de transcrição reversa na presença de nucleótidos marcados e assim será obtido o ADN ou ADNc complementar.

A marcação pode ser fluorescente e deve ser diferenciável entre os dois tecidos a serem analisados. Os compostos fluorescentes Cy3 e Cy5 são tradicionalmente utilizados, pois emitem fluorescência em diferentes comprimentos de onda. No caso de Cy3 é uma cor próxima ao vermelho e Cy5 corresponde ao espectro entre laranja e amarelo.

Hibridização

Os ADNc s misturados e incubados no microarranjo de ADN para permitir a hibridao (isto ocorre a ligao) do ADNc de ambas as amostras com a poro de ADN imobilizada na superfie sida do micromatriz.

Uma maior porcentagem de hibridação com a sonda no microarray é interpretada como uma maior expressão tecidual do mRNA correspondente.

Leitura do sistema

A quantificação da expressão é feita pela incorporação de um sistema de leitura que atribui um código de cor à quantidade de fluorescência emitida por cada cDNA. Por exemplo, se o vermelho é usado para marcar a condição patológica e hibrida em maior proporção, o componente vermelho será o predominante.

Com este sistema é possível conhecer a superexpressão ou a repressão de cada gene analisado nas duas condições selecionadas. Em outras palavras, o transcriptoma das amostras avaliadas no experimento pode ser conhecido.

Aplicações

Atualmente, os microarrays são considerados ferramentas muito poderosas no campo da medicina. Esta nova tecnologia permite o diagnóstico de doenças e uma melhor compreensão de como a expressão gênica é modificada sob diferentes condições médicas.

Além disso, permite a comparação de um tecido controle e um tecido tratado com um determinado medicamento, a fim de estudar os efeitos de um possível tratamento médico.

Para fazer isso, o estado normal e o estado de doença são comparados antes e depois da administração do medicamento. Ao estudar o efeito da droga no genoma in vivo você tem uma visão geral melhor do mecanismo de ação dele. Além disso, pode ser entendido por que alguns medicamentos em particular levam a efeitos colaterais indesejados.

Câncer

O câncer lidera as listas de doenças estudadas com microarranjos de DNA. Esta metosologia tem sido utilizada para a classificação e prognóstico da doença, particularmente em casos de leucemia.

O campo de investigação desta condição envolve a compressão e caracterização das bases moleculares das células cancerígenas para encontrar padrões de expressão gênica que resultam em falhas na regulação do ciclo celular e nos processos de morte celular (ou apoptose).

Outras doenças

Através do uso de microarrays, temos sido capazes de elucidar os perfis de expressão diferencial de genes em condições médicas de alergias, imunodeficiências primárias, doenças autoimunes (como a artrite reumatóide) e doenças infecciosas.

Referências

1. Bednar, M. (2000). Tecnologia e aplicação de microarray de DNA. Monitor de Ciência Médica, 6(4), MT796-MT800.
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