EXPRESSÃO GÊNICA E EPIGENÉTICA: CONEXÕES ENTRE REGULAÇÃO MOLECULAR E TECNOLOGIAS DE SEQUENCIAMENTO
GENE EXPRESSION AND EPIGENETICS: CONNECTIONS BETWEEN MOLECULAR REGULATION AND SEQUENCING TECHNOLOGIES
Palavras-chave:
Biologia celular, Regulação epigenética, Modificação de histonas, Biotecnologia, Medicina de PrecisãoResumo
A expressão gênica e os mecanismos epigenéticos são fundamentais para a regulação molecular em organismos vivos. A expressão gênica controla quais genes são transcritos e traduzidos em proteínas, enquanto a epigenética influencia esses processos sem alterar a sequência do DNA. Este artigo apresenta uma revisão bibliográfica sobre os principais mecanismos de regulação gênica, como ativação, repressão, splicing alternativo e modificações pós-transcricionais, bem como os processos epigenéticos, incluindo metilação do DNA, modificações de histonas e imprinting genômico. Além disso, são discutidas as tecnologias de sequenciamento de DNA que possibilitam a análise detalhada desses mecanismos, com destaque para métodos clássicos, como os de Sanger e Maxam-Gilbert, e modernos, como as plataformas de sequenciamento de nova geração (NGS) e Oxford Nanopore. Os avanços no entendimento da expressão gênica e epigenética têm implicações significativas na medicina personalizada, na biotecnologia e na compreensão de doenças complexas. Esta revisão também explora as perspectivas futuras da aplicação da biologia molecular na medicina, com ênfase no desenvolvimento de terapias inovadoras, e ressalta a importância de integrar esses avanços no ensino de futuros profissionais da saúde, promovendo uma educação que uma a ciência de ponta à prática clínica.
Referências
AL ABOUD, N. M.; TUPPER, C.; JIALAL, I. Genetics, Epigenetic Mechanism. In: STATPEARLS [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2024. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30422591. Acesso em: 7 dez. 2024.
BENTLEY, David R.; BALASUBRAMANIAN, Shankar; SUTTLEFLIFFE, Hugh L.; et al. Accurate whole human genome sequencing using reversible terminator chemistry. Nature, v. 456, p. 53-59, 2008. Disponível em: https://doi.org/10.xxxx. Acesso em: 7 dez. 2024.
FENG, Pengmian; TIAN, Yuanfang; CHEN, Wei. Inferring causal relationships among histone modifications in exon skipping event. Methods, v. 232, p. 89-95, dez. 2024. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2024.11.008. Acesso em: 7 dez. 2024.
GOLDSTEIN, A.; FALK, M. J. Single Large-Scale Mitochondrial DNA Deletion Syndromes. In: ADAM, M. P.; FELDMAN, J.; MIRZAA, G. M.; PAGON, R. A.; WALLACE, S. E.; AMEMIYA, A. (Eds.). GeneReviews® [Internet]. Seattle (WA): University of Washington, Seattle, 1993–2024. Atualizado em 2023. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1203/. Acesso em: 7 dez. 2024.
ILLUMINA. Illumina Genome Analyzer IIx. Disponível em: https://www.illumina.com. Acesso em: 7 dez. 2024.
ISHIDA, C.; ZUBAIR, M.; GUPTA, V. Molecular Genetics Testing. In: STATPEARLS [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2024. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32809547. Acesso em: 7 dez. 2024.
JAIN, Miten; FIDDES, Ian T.; MIGA, Karen H.; et al. Improved data analysis for the MinION nanopore sequencer. Nature Methods, v. 12, n. 4, p. 351-356, 2015. Disponível em: https://doi.org/10.xxxx. Acesso em: 7 dez. 2024.
JINEK, Martin; CHYLINSKI, Krzysztof; FONFARA, Ines; et al. A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science, v. 337, n. 6096, p. 816-821, 2012. Disponível em: https://doi.org/10.xxxx. Acesso em: 7 dez. 2024.
LANGLOIS DE SEPTENVILLE, A.; BOUDJOGHRA, M.; BRAVETTI, C.; ARMAND, M.; SALSON, M.; GIRAUD, M.; DAVI, F. Immunoglobulin Gene Mutational Status Assessment by Next Generation Sequencing in Chronic Lymphocytic Leukemia. Methods Mol Biol., v. 2453, p. 153-167, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2115-8_10. Acesso em: 7 dez. 2024.
LI, Changxia; CUI, Jing; LU, Xuefang; SHI, Meimei; XU, Junrong; YU, Wenjin. Function of DNA methylation in fruits: A review. International Journal of Biological Macromolecules, v. 282, p. 137086, dez. 2024. Disponível em: https://doi.org/10.xxxx. Acesso em: 7 dez. 2024.
MAXAM, Allan M.; GILBERT, Walter. A new method for sequencing DNA. Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 74, n. 2, p. 560-564, 1977. Disponível em: https://doi.org/10.xxxx. Acesso em: 7 dez. 2024.
MARGULIES, Marcel; EGHOLM, Michael; ALTMAN, Wayne E.; et al. Genome sequencing in microfabricated high-density picolitre reactors. Nature, v. 437, p. 376-380, 2005. Disponível em: https://doi.org/10.xxxx. Acesso em: 7 dez. 2024.
NATIONAL ACADEMIES OF SCIENCES, ENGINEERING, AND MEDICINE; HEALTH AND MEDICINE DIVISION; BOARD ON HEALTH SCIENCES POLICY; ROUNDTABLE ON GENOMICS AND PRECISION HEALTH. The Promise and Perils of Next-Generation DNA Sequencing at Birth: Proceedings of a Workshop—in Brief. In: BEACHY, S. H.; ZIERLER, M.; ASALONE, K. (Eds.). Washington (DC): National Academies Press (US), 2023. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37782716. Acesso em: 7 dez. 2024.
NEIDHART, Michel. DNA Methylation – Introduction. In: DNA Methylation and Complex Human Disease. Academic Press, 2016. p. 1–8. Disponível em: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-420194-1.00001-4. Acesso em: 7 dez. 2024.
POTT, C.; KOTROVA, M.; DARZENTAS, N.; BRÜGGEMANN, M.; KHOUJA, M.; EUROCLONALITY-NGS WORKING GROUP. cfDNA-Based NGS IG Analysis in Lymphoma. Methods Mol Biol., v. 2453, p. 101-117, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2115-8_7. Acesso em: 7 dez. 2024.
RONAGHI, Mostafa; NYRÉN, Pål; UHLÉN, Mathias. DNA sequencing: A sequencing method based on real-time pyrophosphate. Science, v. 281, n. 5375, p. 363-365, 1996. Disponível em: https://doi.org/10.xxxx. Acesso em: 7 dez. 2024.
ROSENFELD, A. M.; MENG, W.; HORNE, K. I.; CHEN, E. C.; BAGNARA, D.; STERVBO, U.; LUNING PRAK, E. T.; AIRR COMMUNITY. Bulk gDNA Sequencing of Antibody Heavy-Chain Gene Rearrangements for Detection and Analysis of B-Cell Clone Distribution: A Method by the AIRR Community. Methods Mol Biol., v. 2453, p. 317-343, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2115-8_18. Acesso em: 7 dez. 2024.
SANGER, Frederick; NICKLEN, Steven; COULSON, Alan R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 74, n. 12, p. 5463-5467, 1977. Disponível em: https://doi.org/10.xxxx. Acesso em: 7 dez. 2024.
SHAHID, Z.; SIMPSON, B.; MIAO, K. H.; SINGH, G. Genetics, Histone Code. In: STATPEARLS [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2024. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30860712. Acesso em: 7 dez. 2024.
VALOUEV, Anton; ICHIKAWA, Junichi; TONTHAT, Tung; et al. A high-resolution, nucleosome position map of C. elegans reveals a lack of universal sequence-dictated positioning. Genome Research, v. 18, n. 7, p. 1051-1063, 2008. Disponível em: https://doi.org/10.xxxx. Acesso em: 7 dez. 2024.