A genética surgiu na medicina no início do século XX, quando Garrod e outros perceberam que as leis mendelianas de hereditariedade eram capazes de explicar a recorrência de certos transtornos nas famílias.
Nos 100 anos seguintes, a genética médica passou de uma pequena subespecialidade preocupada com alguns poucos transtornos hereditários raros a uma especialidade médica reconhecida.
Seus conceitos e abordagens constituem componentes importantes do diagnóstico e tratamento de muitas doenças, tanto as comuns como as raras. Isso é ainda mais notável no começo do século XXI, com a conclusão do Projeto Genoma Humano.
Preparamos esse resumo introdutório sobre a genética para te ajudar a compreender a relevância e os avanços dessa área em franco desenvolvimento na medicina.
Vem com a gente!
O Projeto Genoma Humano (PGH)
Antes de entender um pouco mais sobre a genética, é interessante conhecer o Projeto Genoma Humano, o ponto de partida para os estudos da genética como conhecemos hoje.
O Projeto Genoma Humano (PGH) consistiu num esforço internacional para o mapeamento do genoma humano e a identificação de todos os nucleotídeos que o compõem.
Após iniciativa dos Institutos Nacionais da Saúde estadunidenses (NIH), centenas de laboratórios de todo o mundo se uniram à tarefa de sequenciar, um a um, os genes que codificam as proteínas do corpo humano e aquelas sequências de DNA que não são genes.
O projeto, iniciado formalmente em 1990, originalmente foi planejado para ser completado em 15 anos. Mas o desenvolvimento da tecnologia acelerou seu final para 2003.
Introdução a genética: o genoma humano
Podemos atualmente estudar o genoma humano como uma entidade, em vez de estudarmos um só gene de cada vez.
A genética médica se tornou parte de um campo mais amplo, a genômica médica. Ela busca aplicar uma análise em grande escala do genoma humano, incluindo:
- Controle da expressão gênica;
- Variação gênica humana;
- Interações entre os genes e o ambiente.
Esses três conhecimentos, de forma integrada, ajudam a aprimorar os tratamentos médicos.
A genética médica não aborda apenas o paciente, e sim a família como um todo. Uma história familiar abrangente é uma etapa inicial importante na análise de qualquer doença, seja esta sabidamente genética ou não.
História familiar
A história familiar é importante porque pode ser crucial no diagnóstico. Pode demonstrar que um determinado transtorno é hereditário, fornece informações sobre a história natural de uma doença e variações em sua expressão, e pode esclarecer o padrão de herança.
Além disso, a descoberta de um componente familiar em um transtorno médico permite estimar o risco em outros membros da família. De modo que o tratamento apropriado, prevenção e consulta genética seja oferecida ao paciente e a família.
Nos últimos anos, o PGH forneceu a sequência completa do DNA humano. O que torna possível a identificação de todos os seus genes e a determinação do grau de variação desses genes em diferentes populações.
Além disso, promoveu ainda a identificação do processo através do qual essa variação contribui para a saúde e para as doenças.
Compreensão de doenças
Juntamente com as demais disciplinas da biologia moderna, o Projeto Genoma Humano revolucionou a genética humana e médica. Pois buscou fornecer uma nova compreensão do funcionamento de muitas doenças.
Por meio desses conhecimentos, é possível o desenvolvimento de melhores ferramentas de diagnóstico, medidas preventivas e métodos terapêuticos baseados em uma visão abrangente do genoma.
A genética está se tornando rapidamente um princípio organizador central da prática médica.
A descoberta do DNA
O DNA (do inglês deoxyribonucleic acid) foi descoberto em 1869 pelo bioquímico alemão Johann Miescher (1844-1895).
Nessa época, Miescher tentava determinar os componentes químicos do núcleo das células e usava como fonte de material para suas análises os glóbulos brancos contidos no pus.
Ele usou glóbulos brancos pelo fato de eles possuírem núcleos grandes, fáceis de serem isolados do citoplasma, e de serem, na época, facilmente obtidos nas ataduras usadas em ferimentos infeccionados.
Análise dos núcleos na genética
A análise dos núcleos revelou a presença de um composto até então desconhecido, de natureza ácida. Essa substância era rica em fósforo e em nitrogênio, desprovido de enxofre e resistente a ação da pepsina, uma enzima proteolítica.
Miescher chamou esse composto, aparentemente constituído por moléculas muito grandes, de nucleína. Mais tarde, ele isolou essa mesma substância da cicatrícula da gema do ovo de galinha e de espermatozoides de salmão.
Em 1880, Albrecht Kossel (1853-1927) demonstrou que a nucleína continha bases nitrogenadas em sua estrutura. Isso explicava o fato de ela ser rica em nitrogênio.
Nove anos mais tarde Richard Altmann (1852-1900), um aluno de Miescher, obteve nucleína com alto grau de pureza e pode confirmar sua natureza ácida, dando-lhe o nome de ácido nucléico.
O material mais utilizado para a obtenção de ácidos nucléicos passou a ser o timo de bezerro, um tecido de fácil obtenção e que apresenta células com núcleos grandes.
Degradação do ácido nucléico
Foi descoberto, então, que a degradação do ácido nucléico do timo, na época chamado de ácido timonucléico, liberava dois tipos de bases púricas, adenina e guanina, e dois tipos de bases pirimídicas, citosina e timina.
Foi demonstrado também que um outro produto da degradação do ácido nucléico era um glicídio com 5 carbonos (uma pentose). O fósforo estava presente na forma de um derivado do ácido fosfórico.
Em 1900, descobriu-se em levedura (fermento de padaria) um outro tipo de ácido nucléico que possuía a base nitrogenada uracila em lugar de timina. Esse ácido nucléico diferia também do ácido timonucléico por apresentar o glicídio ribose em lugar de desoxirribose.
Assim, foram caracterizados dois tipos de ácidos que foram denominados, em função do glicídio constituinte, ácido ribonucleico (RNA) e ácido desoxirribonucleico (DNA).
Componente básico dos ácidos nucléicos
Em 1912, Phoebis Levene (1869-1940) e Walter Jacobs (1883-1967) concluíram uma pesquisa. Eles descobriram que o componente básico dos ácidos nucléicos era uma estrutura composta por uma base nitrogenada ligada a uma pentose que, por sua vez, estava unida ao fosfato.
Esta unidade foi denominada nucleotídeo. Uma molécula de ácido nucléico seria, portanto, um polímero constituído por uma série de nucleotídeos unidos entre si, ou seja, um polinucleotídeo.
O Ácido desoxirribonucleico (DNA)
O DNA é uma macromolécula de ácido nucléico polimérica composta de três tipos de unidades:
- um açúcar com cinco carbonos, a desoxirribose;
- uma base contendo nitrogênio;
- um grupo fosfato
As bases são de dois tipos, purinas e pirimidinas. No DNA existem duas bases do tipo purinas, adenina (A) e guanina (G), e duas pirimidinas, timina (T) e citosina (C).
Os nucleotídeos, cada um composto de uma base, um fosfato e uma fração açúcar, polimerizam-se em longas cadeias de polinucleotídeos. Isso ocorre por meio de ligações 5’-3’ fosfodiéster formadas entre as unidades de desoxirribose adjacentes.
No genoma humano, essas cadeias de polinucleotídeos, sob a forma de uma hélice dupla, são centenas de milhões de nucleotídeos, estendendo-se da seguinte forma:
Aproximadamente 50 milhões de pares de bases (para o menor cromossomo, cromossomo 21) a 250 milhões de pares de base (para o maior cromossomo, cromossomo 1).
Fitas de DNA na genética são complementos exatos uma da outra
Uma das grandes descobertas do século XX foi feita em 1953, por James Watson e Francis Crick. Eles estabeleceram que as duas fitas de DNA são complementos exatos uma da outra. De modo que, na hélice dupla, os degraus da escada são sempre constituídos pelos pares de bases A e T; e G e C.
Juntamente com Maurice Wilkins, Watson e Crick receberam o Prêmio Nobel de 1962 por seu trabalho sobre a estrutura do DNA.
A relação de complementaridade entre adenina e timina e entre guanina e citosina é essencial para a função gênica. Servindo como a base tanto para a replicação do DNA quanto para a expressão gênica.
Durante ambos os processos, as fitas de DNA servem como moldes para a síntese de moléculas complementares.
O Ácido Ribonucleico (RNA) e a genética
O RNA, outro ácido nucleico, é quimicamente similar ao DNA. Contudo, contém um açúcar diferente (ribose em lugar de desoxirribose). Além da base nitrogenada uracila em lugar de timina nos seus nucleotídeos.
Além disso, ao contrário da estrutura em hélice dupla do DNA, em geral o RNA é de fita única. Note-se que o RNA pode formar estruturas complementares com uma fita de DNA.
Principais avanços em Sequenciamento Genético
O avanço tecnológico muito colabora para o avanço da genética enquanto área do conhecimento.
Uma nova técnica que possibilita o sequenciamento genético que ganhou força nos últimos anos é chamada de Sequenciamento de Nova Geração. Que também é conhecido como Sequenciamento de Alta Performance ou Sequenciamento Massivo Paralelo.
Por meio dessas técnicas que utilizam de tecnologias modernas e automatizadas pretende-se tornar mais acessível, principalmente financeiramente, o sequenciamento genético.
É possível sequenciar o genoma completo ou apenas áreas específicas. Isso é feito contando com o aporte de genes codificadores que superaram o número de 15.000 ou utilizando genes individuais.
O uso dos sequenciamentos possibilita estudar consequências de anomalias. Além de auxiliar no diagnóstico e na elaboração de novas tecnologias, quando feito numa modalidade de sequenciamento completo.
Para o diagnóstico clínico de condições, entretanto, o método mais indicado é o WES (Sequenciamento do exoma completo).
O que é cobrado sobre genética nas provas?
O que é cobrado em provas geralmente se baseia na distinção entre as diversas vertentes da genética humana.
Enquanto a genética médica se concentra na investigação das causas, desenvolvimento e história das enfermidades de origem genética. A genética clínica adota uma abordagem centrada no diagnóstico, aconselhamento e terapia de condições genéticas.
Além desses ramos fundamentais, há também outras disciplinas como a:
- Genética da reprodução
- Comportamento
- Forense
- Outras subdivisões que possuem perspectivas distintas de estudo.
Portanto, para se preparar efetivamente para as provas, é essencial estar familiarizado com a abordagem adotada pela instituição de ensino para o estudo da genética.
É possível que disciplinas complementares estejam integradas a esse conhecimento. Por isso, reconhecer mutações em genes cruciais ou alterações nos cromossomos estruturais pode ser requisitado durante os exames.
As condições clínicas mais comuns em provas de genética são:
- Cardiopatias congênitas cianóticas e acianóticas;
- Distrofias musculares;
- Distúrbios metabólicos;
- Estudos sobre a genética do câncer;
- Fibrose cística;
- Hemoglobinopatias;
- Síndrome de Down.
Não deixe de conhecer o nosso guia para estudar genética. Ele foi preparado especialmente para nortear seus estudos nesse ramo da medicina e mandar bem nas provas!
Sugestão de leitura complementar
- Guia para estudar genética: estudo dos genes, hereditariedade e variações – Sanar Medicina
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