Uma breve história da genómica britânica

O isolamento do ADN foi realizado com sucesso em 1869. Contudo, seu arranjar em seqüência teve que esperar até que o projecto de genoma humano estêve terminado em 2003, mais do que cem anos mais tarde.

Hélice do ADNvitstudio | Shutterstock

A genómica moderna data dos anos 70, mas sua fundação foi colocada pelo menos vinte anos antes desta, com a criação das etiquetas radioactivas para estudar biomoléculas. Este os cientistas ajudados compreendem processos corporais múltiplos. Mais importante, ajudou a encontrar o Santo Graal da genética - a estrutura e a seqüência da hélice dobro do ADN.

Descobrindo a estrutura do ADN  

A grande descoberta genética da idade moderna é creditada ao Crick de Francis e James Watson, que, junto com Maurício Wilkins, recebeu o prémio nobel 1962 para a medicina para descobrir a estrutura do ADN.

O Crick era um físico inglês prometedor que interrompesse sua carreira quando a segunda guerra mundial estoirou para se juntar ao Admiralty. Durante aqueles oito anos, comutou seu campo da pesquisa à biologia, após ter lido o livro do Erwin Schrodinger eminente do físico, “o que é vida?”  e juntado eventualmente o laboratório de Cavendish em Cambridge.

Maurício Wilkins era nascido na região selvagem de Nova Zelândia a um médico-pesquisador irlandês, mas vivido no Reino Unido da idade de seis. Após ter tomado seu doutoramento na física, foi envolvido no projecto de Manhattan para desenvolver a primeira bomba nuclear nos EUA.

Aqui outra vez, o livro de Schrodinger inspirou-o procurar a física na genética. Após a guerra, moveu-se de volta a Inglaterra, e juntou-se ao laboratório da biofísica de Randall na Faculdade do rei, Londres. Uma equipe foi organizada aqui eventualmente para encontrar a estrutura do ADN.

Isto incluiu Rosalind Franklin, um pesquisador surpreendente talentoso que se juntasse ao laboratório de Randall para promover lá a unidade do cristalografia do raio X. Contudo, Wilkins e Franklin nunca bateram-no fora junto.

James Watson era um cientista americano novo brilhante que o primeiro encontrasse Wilkins em uma conferência em Nápoles em 1951. O ano anterior, o Wilkins e esse de seus alunos de doutoramento, Raymond Gosling, tinham produzido diversas imagens do raio X da estrutura cristalina da molécula do ADN. Alguma destes foi apresentada na reunião de Nápoles.

Uma imagem provou em particular assim a intriga a James Watson que se juntou ao laboratório de Cavendish o mesmo ano para levar a cabo a estrutura do ADN. Lá encontrou o Crick de Francis dos anos de idade 35, e lá as linhas encontraram-se, porque ambos eles concordaram trabalhar no ADN.

Ao mesmo tempo, Rosalind Franklin igualmente juntou-se à raça para interpretar a molécula indescritível. Apesar do trabalho toda apenas, veio astonishingly perto de rachar o enigma.

Watson e o Crick daram certo vários aspectos teóricos da estrutura do ADN. Contudo, para confirmar sua precisão, as imagens claras do raio X de Franklin e suas medidas exactas de várias distâncias dentro da pilha de unidade do ADN provaram crucial. Incorporando estes dados, sucederam em publicar a estrutura de hélice dobro do ADN em 1953, assim como em mostrar sua capacidade da réplica. Apesar do papel chave jogado pelo trabalho de Franklin, foi omitida da citação do prémio nobel.

O Crick de Francis foi sobre estudar a fabricação da proteína e o regulamento genético deste processo. Igualmente propor a hipótese da seqüência do `' - essa era a seqüência das bases na molécula do ADN que codificou a informação genética (o pedido dos ácidos aminados acumulados em cada proteína).

O Crick teamed acima com George Gamow, um outro físico-biólogo, para publicar em 1958 sua teoria famosa da objectiva tripla do `'. Esta hipótese, conhecida agora como o dogma central do ` da biologia molecular', indica que o código do ADN está transcrito no RNA que é descodificado por meio dos codons. Os Codons são grupos de três bases que especificam ácidos aminados diferentes. O pedido destas objectivas triplas decide o pedido específico dos ácidos aminados que formarão a proteína dada.

O bar de Eagle onde o Crick e Watson os anunciaram tinha descoberto a estrutura do ADN em 1953. (Imagem tomada por Claudio Divizia, 2018 - Shutterstock).O bar de Eagle onde o Crick e Watson os anunciaram tinha descoberto a estrutura do ADN em 1953. (Imagem tomada por Claudio Divizia, 2018 - Shutterstock).

Que Sanger está arranjando em seqüência?

Depois da descoberta do ADN, a nova tecnologia emergiu ràpida, que permitiu a determinação automatizada rapid das seqüências de nucleotide em fragmentos do ADN. A reacção em cadeia da polimerase foi inventada, permitindo a amplificação enorme de uma quantidade minúscula de ADN que contem um gene do interesse. Umas inovações mais atrasadas fizeram este método eficaz na redução de custos e “alarido-livre”.

A tecnologia do DNA recombinante foi desenvolvida em 1973, e permitiu a caracterização e a manipulação de grandes genomas. 1977 viram o primeiro gene que está sendo isolado.

A honra de arranjar em seqüência um genoma vai pela primeira vez a Fred Sanger, gigante entre cientistas britânicos, e o Prémio Nobel dobro. Arranjou em seqüência um genoma viral e mitocondrial completamente, fazendo lhe o primeiro cientista da genómica.

Após o trabalho em arranjar em seqüência do ADN por 15 anos pacientes no laboratório do Conselho (MRC) de investigação médica na biologia molecular, publicou a tecnologia a mais adiantada para determinar o pedido das bases em uma molécula do ADN - o ` Sanger que arranja em seqüência o método'.

Arranjar em seqüência de Sanger retrocedeu fora uma época no ADN que arranja em seqüência, e deu forma à ciência da genómica. Igualmente ganhou-lhe seu segundo prémio nobel. O método tem avançado hoje para permitir simultaneamente a leitura de até 800 bases.

ilustração 3D de um método de arranjar em seqüência do ADNktsdesign | Shutterstock

O projecto de genoma humano

As descobertas na estrutura do ADN, descodificando e arranjando em seqüência eram cruciais ao estabelecimento do projecto de genoma humano. Desde 1993 até 2003, reuniu cientistas de primeira classe das 20 instituições através de seis países para desembaraçar com sucesso a seqüência das três bilhão bases nitrogenous em uma molécula humana do ADN.

Por que é o traço do genoma importante? A resposta é que une bits do genoma inteiro para ajudar pesquisadores a encontrar sua maneira em torno dela e a encontrar genes do interesse.

Inscreva John Sulston, o filho de um vigário, que tinha sido sempre curioso sobre o ` como os organismos trabalham'. Eventualmente transformando-se um biólogo molecular, juntou-se ao laboratório de MRC, Cambridge.

John Sulston e o sem-fim

Sul - o africano Sydney Brenner estava trabalhando nas mutações que causaram a mudanças na maneira o sem-fim movido, porque quis saber os genes regularam processos da vida a nível molecular. Sulston colaborou com ele em MRC mas o espaço e os fundos eram curtos. Sulston então incitou com sucesso a confiança de Wellcome e o Conselho de investigação médica para estabelecer um laboratório novo devotou aos estudos genomic. Este era o começo do centro de Wellcome Sanger, de que se transformou o fundador-director em 1992, permanecendo até 2000.

Em 1998, após 12 anos de trabalho paciente, a equipe de Sulston, trabalhando com a equipe de Robert Waterston em St Louis, EUA, publicou a primeira - seqüência sempre completa do ADN do animal, dos elegans de Caenorhabditis do nemátodo (elegans do C.), usada como um protótipo para a outra espécie. Para isto, compartilhou do prémio nobel junto com pesquisadores companheiros Sydney Brenner e Robert Horwitz.

Quando este projecto tinha sido pretendido inicialmente continuar na conexão entre a revelação de elegans do C. e sua genética, era tão bem sucedido que se transformou ràpida um protótipo para o projecto de genoma humano, para que este se transformou o centro BRITÂNICO.

Seu sucesso era um prova--conceito crucial para os métodos eficazes na redução de custos da alto-produção usados para descobrir a seqüência humana do ADN, assim como para mostrar suas limitações e vantagens. Para o fim de sua posse, usando o Sanger que arranja em seqüência métodos, o primeiro esboço da seqüência do genoma humano estava completo.

John que a paixão de Sulston apenas não fazia descobertas científicas, ele igualmente insistiu em fazer toda sua investigação científica livremente disponível a qualquer um. Isto, sentiu, foi a única maneira de acelerar o progresso dentro da comunidade. Isto permaneceu central aos etos do instituto de Wellcome Sanger até hoje.

Mike Stratton e genes do cancro

Simultaneamente, Mike Stratton começou a estabelecer o projecto do genoma do cancro no instituto, tentando traçar todos os genes cancerígenos no genoma humano. Tinha identificado já o gene BRCA2, um dos dois genes que causam a maioria de cancro da mama nas mulheres, e o gene de BRAF envolvido em seis de dez melanoma malignos. Igualmente ajudou a descobrir outros genes implicados no cancro do peito, o testicular, o colorectal e de tiróide.

O passo seguinte dianteiro poderia ter acontecido somente depois que arranjar em seqüência do completo-genoma sucedeu, porque se centrou sobre o traço do genoma funcional, que consiste somente em genes funcionais. Isto conduziu ao estudo focalizado de regiões do gene dentro da molécula do ADN a fim relacionar a estrutura física a sua expressão exterior no corpo e no seu trabalho.

Allan Bradley trabalhou ao longo de sua vida do estudante em Cambridge, seguindo que pegou à produção de ratos do KO usando células estaminais embrionárias. Estes são os ratos que faltam determinados genes específicos. Seguiu este acima com o trabalho na escolha de objectivos do gene e nas técnicas genéticas da manipulação, que eram úteis em muitos tecnologias e processos genéticos do laboratório.

Foi contratado neste momento em fazer seu trabalho comercialmente viável oferecendo o para a venda. Quando se transformou mais tarde o director novo do instituto de Sanger em 2000, transformou-a em um centro que se centrasse sobre a obtenção da informação biológica do genoma arranjado em seqüência.

Alguns exemplos incluem o consórcio internacional do genoma do cancro que se centrou sobre o genoma do cancro, e os 100 000 genomas projectam-se arranjar em seqüência genomas das pilhas normais e afetadas nos pacientes com cancro, por exemplo, e naqueles com uma doença rara.

Arranjar em seqüência da próxima geração emerso em 2007 e provado ser uma outra etapa transformativo, permitindo milhões de amostras do ADN de ser arranjado em seqüência junto usando arranjar em seqüência paralelo maciço (MPS). Isto faz a preparação da amostra mais rápida, é extremamente customizável, e derrubou o custo enorme. É realmente possível ao genoma humano da seqüência uma para menos do que o £ 700 em um só dia, comparado o £ a 2 bilhão e 10 anos onde tomou para primeiro!

Isto tem sido seguido quase imediatamente arranjar em seqüência de terceira geração. Esta tecnologia utiliza as bases etiquetadas com tecnologia fluorescente da enzima das etiquetas e da polimerase de ADN. Isto produz fragmentos do ADN 10-15 mil bases longas, fazendo genomic arranjando em seqüência muito mais simples e eliminando a necessidade de juntar-se a fragmentos no caso dos genomas menores. Isto permitiu a revisão do `' de genomas já arranjados em seqüência à precisão virtualmente 100%, e eventualmente os cientistas esperam arranjar em seqüência o genoma humano inteiro dentro de apenas uma hora!

Todo o isto ocorreu dentro de apenas dois anos do projecto de genoma humano. Indubitavelmente, muito mais descobertas devem ser feita que facilitarão o diagnóstico personalizado e o tratamento baseados em variações genomic em um anfitrião de condições da doença.

Fontes

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Last Updated: May 13, 2019

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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