Sequenciamento de DNA para as massas

Calma, não estamos falando de mapear o DNA do macarrão, mas graças ao OpenPCR, se você quiser, até consegue. É só achar um recém-tirado do pé. Antes seria impossível. Antes de 1983, pela técnica de Reação em Cadeia de Polimerase ter sido inventada. Depois de 1983, pelo custo dos equipamentos envolvidos.

A técnica, como toda idéia genial é simples de entender, embora lide com moléculas minúsculas, as próprias letras do Alfabeto do Livro da Vida.

Desenvolvida pelo bioquímico Kary Mullis, a Reação em Cadeia de Polimerase, ou em inglês PCR rendeu um merecido Nobel ao cientista, que por sorte só endoidou por efeito retardado das doses industriais de LSD que consumiu na faculdade depois da invenção do PCR.

A necessidade do PCR vem da dificuldade de lidar com fragmentos de DNA. Não dá para investigar uma molécula isolada, precisamos de bilhões, mas multiplicar fragmentos de DNA fora da célula não era tão simples. Até a idéia de Mullis.

 

A PCR ocorre em 3 fases principais:

1a FASE: Desnaturação

O objetivo é criar bilhões de cópias de um gene, que nada mais é que uma sequência de pares nucléicos em uma molécula de DNA. Graças ao Projeto Genoma sabemos onde cada gene se localiza. Sabemos inclusive as sequências de DNA que definem os limites entre esses genes. Precisamos então apenas localizar esses pontos e desprezar o DNA em volta.

Nesta fase a PCR utiliza-se de calor para separar os filamentos da molécula de DNA, que normalmente tem formato de hélice dupla, ou escadinha, que é mais cuti-cuti. Terminamos com dois filamentos soltos.

 

2a FASE: Anelamento

Reduzindo-se a temperatura, a molécula tende a se remontar, mas aí entram os primers, fragmentos de DNA sintetizados para complementarem exatamente as bases nucleicas no começo e no fim de nosso gene. Um primer pega o começo do gene no filamento A, o outro o fim do gene no filamento B.

3a FASE: Extensão

Aqui entra a Taq Polimerase, uma enzima que monta moléculas de DNA. Só que ela precisa de um fragmento de DNA completo, para funcionar. Nesse ponto funciona o primer. Ele dá à Polimerase um ponto inicial para remontar a molécula. Só que essa danadinha só monta em um sentido. Nada antes do primer é tocado. Dele em diante, incluindo o gene, é replicado.

Note que cada filamento é montado em uma direção, pois os primers são invertidos. Ao final temos 4 moléculas de DNA, 2 começando em um ponto do gene, duas do outro.

Repetindo a fase 1, passamos a ter 8 fragmentos. Em seguida os primers entram em ação na fase 2, vamos pra fase 3 e temos 8 moléculas, sendo duas inteiras, 4 incompletas e e 2 exatamente iguais ao nosso gene.

Desse ponto em diante os ciclos vão se repetindo, mais e mais cópias do gene são criadas, menos moléculas inteiras existem e logo nossa solução está repleta do DNA que queremos, o resto some na multidão.

Para ter uma idéia de como esse processo funciona, visite esta animação interativa. É bem esclarecedora.

O processo é automatizado, mas depende de equipamentos caros, custando milhares de dólares. Ou dependia. Um grupo de empreendedores achou que poderia fazer algo. No melhor estilo crowdfunding, reuniram 158 “investidores”, que juntaram US$12.121,00. Com essa grana e quatro meses de pesquisa o pessoal conseguiu chegar a um equipamento com espaço para 16 frascos de DNA, tela LCD, controle por computador –mac ou pc-  e gerenciamento via uma placa Arduíno.

O grande diferencial é que ao contrário das alternativas comerciais, o OpenPCR pode ser comprado em forma de kit por US$599,00. Escolas, pequenos laboratórios ou mesmo geneticistas de garagem podem sequenciar DNA no conforto de seu lar. Como? Reagentes. enzimas, etc? Compre online.

Ah sim, o OpenPCR é OpenSource, você pode baixar as instruções e código-fonte neste link aqui.

Fonte: OpenPCR

Nota: Existem várias enzimas utilizadas, várias reações alternativas e a descrição da PCR foi simplificada. Ninguém aqui é biólogo molecular nem quer treinar leitor no uso dessas máquinas.