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Impressão digital de DNA

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de impressão digital de DNA

A impressão digital de DNA é um método usado para identificar as coisas vivas com base em amostras de seu DNA. Em vez de olhar para toda a sequência do DNA de uma pessoa, essas técnicas analisam a presença ou ausência de marcadores comuns que podem ser identificados de maneira rápida e fácil.

Impressão digital de DNA explicou

O processo às vezes é chamado de “teste de DNA” ou “perfil de DNA”, mas sinaliza o mesmo processo. A impressão digital de DNA precoce foi desenvolvida nos anos antes de todo o genoma humano ter sido sequenciado. A impressão digital de DNA normalmente depende de repetições curtas em tandem (STRs), que são exclusivas dos indivíduos. Essas seções de DNA podem ser comparadas entre duas amostras diferentes. Se eles mostrarem o mesmo padrão após a eletroforese em gel, indica que as amostras são da mesma fonte.

Uma impressão digital de DNA se parece com as colunas no papel abaixo. Neste artigo, cada banda escura representa um fragmento de VNTRs – e cada coluna é uma amostra de tecido diferente. Uma correspondência seria indicada por duas colunas cujos padrões VNTRs correspondiam com precisão.

O perfil de DNA é diferente dos testes genéticos, nos quais uma amostra de DNA é testada para ver se contém genes para doenças herdadas ou outras características. O FBI e outras agências policiais usam o índice Codis, que compara 13 seções do DNA e pode identificar com precisão criminosos com base em uma amostra de DNA.

Usos de impressão digital de DNA

Esse processo é freqüentemente usado em investigações criminais para determinar se as amostras de sangue ou tecido encontradas em cenas de crime podem pertencer a um determinado suspeito. Essa tecnologia também é usada em testes de paternidade, onde a comparação dos marcadores de DNA pode mostrar se uma criança poderia ter herdado seus marcadores do pai suspeito.

Na ciência, a impressão digital de DNA é usada na história das populações de plantas e animais para determinar o quão intimamente relacionados são espécies e populações de outras espécies e populações. Além disso, pode rastrear sua propagação com o tempo. Essa capacidade de olhar diretamente para os marcadores genéticos de um organismo revolucionou nossa compreensão da zoologia, botânica, agricultura e até história humana.

Etapas de impressão digital de DNA

Extraindo o DNA das células

Para realizar impressões digitais de DNA, você deve primeiro ter uma amostra de DNA! Para adquirir isso, uma amostra contendo material genético deve ser tratado com diferentes produtos químicos. Os tipos de amostras comuns usados hoje incluem swabs de sangue e bochechas.

Essas amostras devem ser tratadas com uma série de produtos químicos para quebrar as membranas de células abertas, expor a amostra de DNA e remover componentes indesejados – como lipídios e proteínas – até surgir o DNA relativamente puro.

Amplificação de PCR (opcional)

Se a quantidade de DNA em uma amostra for pequena, os cientistas poderão realizar PCR – reação em cadeia da polimerase – amplificação da amostra.

A PCR é uma tecnologia engenhosa que imita essencialmente o processo de replicação de DNA realizada pelas células. Os nucleotídeos e as enzimas polimerase de DNA são adicionadas, juntamente com peças de DNA “iniciador” que se ligarão ao DNA da amostra e darão às polimerases um ponto de partida.

Os “ciclos” de PCR podem ser repetidos até que o DNA da amostra seja copiado muitas vezes no laboratório, se necessário.

Tratamento com enzimas de restrição

Os melhores marcadores para uso em perfil de DNA rápido e fácil são aqueles que podem ser identificados com segurança usando enzimas de restrição comuns, mas que variam muito entre os indivíduos.

Para esse fim, os cientistas usam seqüências repetidas – partes do DNA que têm a mesma sequência para que possam ser identificadas pelas mesmas enzimas de restrição, mas que repetem um número diferente de vezes em pessoas diferentes. Os tipos de repetições usados no perfil de DNA incluem repetições em tandem de número variável (VNTRs), especialmente repetições curtas em tandem (STRs), que também são referidas pelos cientistas como “microssatélites” ou “minisatélites”.

Uma vez que o DNA suficiente foi isolado e amplificado, se necessário, deve ser cortado com enzimas de restrição para isolar os VNTRs. As enzimas de restrição são enzimas que se ligam a sequências de DNA específicas e criam quebras nos fios de DNA.

Na engenharia genética, o DNA é cortado com enzimas de restrição e, em seguida, “costurou” novamente por ligases para criar novas sequências de DNA recombinantes. No perfil de DNA, no entanto, apenas a parte de corte é necessária. Depois que o DNA foi cortado para isolar os VNTRs, é hora de executar os fragmentos de DNA resultantes em um gel para ver quanto tempo eles estão!

Eletroforese em gel

A eletroforese em gel é uma tecnologia brilhante que separa moléculas por tamanho. O “gel” em questão é um material pelo qual as moléculas podem passar, mas apenas a uma velocidade lenta.

Assim como a resistência ao ar diminui um caminhão grande mais do que uma motocicleta, a resistência oferecida pelo gel de eletroforese diminui as moléculas grandes mais do que as pequenas. O efeito do gel é tão preciso que os cientistas podem dizer exatamente o tamanho de uma molécula ao ver até que ponto ele se move dentro de um determinado gel em um período de tempo definido.

Nesse caso, medir o tamanho dos fragmentos de DNA da amostra que foi tratada com uma enzima de restrição dirá aos cientistas quantas cópias de cada VTNR repetem o DNA da amostra.

É chamado de “eletroforese” porque, para fazer com que as moléculas se movam através do gel, uma corrente elétrica é aplicada. Como o esqueleto de açúcar-fosfato do DNA tem uma carga elétrica negativa, a corrente elétrica puxa o DNA junto com ele através do gel.

Observando quantos fragmentos de DNA as enzimas de restrição produziam e os tamanhos desses fragmentos, os cientistas podem “imprimir” o doador de DNA.

Transferir para Southern blot

Agora que os fragmentos de DNA foram separados por tamanho, eles devem ser transferidos para um meio onde os cientistas podem “ler” e registrar os resultados da eletroforese.

Para fazer isso, os cientistas tratam o gel com um ácido fraco, que quebra os fragmentos de DNA em ácidos nucleicos individuais que se afastarão mais facilmente no papel. Eles então “apagam” os fragmentos de DNA no papel de nitrocelulose, o que os fixa no lugar.

Tratamento com sonda radioativa

Agora que o DNA é fixado no papel de transferência, é tratado com um produto químico de sonda especial que gruda nos fragmentos de DNA desejados. Esse produto químico é radioativo, o que significa que criará um registro visível quando exposto ao papel de raios-X.

Esse método de fragmentos de DNA blotting em papel de nitrocelulose e depois tratá -lo com uma sonda radioativa foi descoberto por um nome de cientista Ed Southern – daí o nome “Southern blot”.

Divertidamente, o fato de o Southern Blot ter o nome de um cientista e não a direção “sul” não impediu os cientistas de nomear métodos semelhantes “norte” e “ocidentais” manchas em homenagem ao Southern Blot.

Exposição ao filme de raios-X

A última etapa do processo é transformar as informações dos fragmentos de DNA em um registro visível. Isso é feito expondo o papel blotting, com suas faixas de DNA radioativas, ao filme de raio-x.

O filme de raios-X é “desenvolvido” pela radiação, assim como o filme da câmera é desenvolvido pela Visible Light, resultando em um registro visual do padrão produzido pelo DNA da pessoa “Impressão digital”.

Para garantir uma marca clara, os cientistas geralmente deixam o filme de raios-X exposto ao artigo de Southern Blot, fracamente radioativo, por um dia ou mais.

Depois que a imagem é desenvolvida e fixada para impedir que a exposição à luz mais altere a imagem, essa “impressão digital” pode ser usada para determinar se duas amostras de DNA são iguais ou semelhantes!

Questionário

1. Qual das alternativas a seguir não é um uso do perfil de DNA?

2. Você tem uma amostra de DNA que precisa perfil, mas a quantidade de DNA é tão pequena que você está preocupado com o fato de os resultados não estarem claros. O que você faz?

3. Qual das alternativas a seguir resultaria em um perfil de DNA impreciso ou inutilizável se isso acontecesse durante o procedimento de perfil?

4. O FBI usa um sistema conhecido como Codis, ou o sistema de índice de DNA combinado, para verificar os bancos de dados de DNA para correspondências para o DNA encontrado em cenas de crime. Antes da verificação do codis, o que deve ser feito?

5. Um cuidado cuidadoso rouba uma casa. Ele tem o cuidado de limpar tudo o que toca, para não deixar impressões digitais. No entanto, os investigadores da cena do crime encontram um único cabelo deixado para trás pelo criminoso, com algumas células da pele presas. Será o DNA suficiente para executar a impressão digital de DNA?

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