é uma célula reprodutiva especializada que se funde com outra célula reprodutiva para formar um zigoto, que se desenvolve em um novo organismo. Os gametas são haploides, o que significa que contêm apenas metade do número de cromossomos de uma célula somática normal. Nos humanos, por exemplo, os gametas contêm 23 cromossomos, enquanto as células somáticas contêm 46 cromossomos.

Um gene é uma unidade fundamental da hereditariedade e da informação genética contida nos organismos vivos. Cada gene é composto por sequências específicas de nucleotídeos no DNA que codificam a produção de proteínas ou moléculas de RNA funcionais. Essas sequências de nucleotídeos determinam as características hereditárias dos organismos, influenciando o desenvolvimento, funcionamento e manutenção das células.

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York: Garland Science; 2002.
2. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. Molecular Cell Biology. 4th edition. New York: W. H. Freeman; 2000.

os genes Hox assumem o papel de maestros, orquestrando a formação dos segmentos corporais e estruturas complexas em diversos animais, desde moscas-das-frutas até humanos. Imagine-os como regentes habilidosos, conduzindo a sinfonia do desenvolvimento e moldando a anatomia única de cada ser vivo.

1. Lewis, E.B. (1978). "A gene complex controlling segmentation in Drosophila". Nature.
2. Mallo, M., & Alonso, C.R. (2013). "The regulation of Hox gene expression during animal development". Development.

Os genes de reparo de DNA são um conjunto de genes que codificam proteínas envolvidas na correção de danos no DNA. Seu papel fundamental é na manutenção da integridade do material genético, o que previne mutações e danos que podem levar ao desenvolvimento de câncer e outras doenças genéticas. Os genes de reparo de DNA codificam uma variedade de proteínas, incluindo nucleases, helicases, polimerases e ligases, que trabalham em conjunto para detectar e corrigir danos no DNA. Existem vários tipos de reparo de DNA, incluindo reparo por excisão de nucleotídeos (NER), reparo por excisão de bases (BER), reparo de quebras de fita dupla (DSBR), reparo de mismatch (MMR) e reparo de danos por radiação ultravioleta (UV).

Genética de populações é a ciência que estuda a estrutura genética das populações naturais e domesticadas, frequências gênicas, genotípicas e fenotípicas, bem como as suas mudanças ao longo do tempo, resultantes da seleção natural (ou artificial) ou de outros fatores. Permite pressagiar a distribuição genotípica e a fenotípica da progênie resultante dos acasalamentos possíveis, estudando os fenômenos e como afetam a estrutura genética de uma população ideal e aplicando os conceitos em uma população real. A estrutura genética da população pode ser compreendida em frequência gênica ou alélica (proporção ou porcentagem na população dos diferentes alelos de um gene) e frequência genotípica (proporção ou porcentagem na população dos diferentes genótipos para o gene considerado).

A genética evolutiva é uma ciência que estuda como a composição genética das populações muda ao longo do tempo, estimulando a evolução das espécies. Esse campo pesquisa os processos que induzem à variabilidade genética nas populações, tendo como os principais elementos analisados: mutação (alterações aleatórias no DNA que criam novas variantes genéticas), recombinação genética (mistura de genes entre indivíduos da mesma espécie), migração (transferência de genes entre populações) e seleção natural (alelos mais adaptativos em um determinado ambiente).

Gregor Mendel realizou experimentos pioneiros sobre cruzamentos e características hereditárias, com objetivo de verificar como essas características eram herdadas ao longo das gerações. O seu experimento consistia em cruzar linhagens de ervilhas “puras” e fazer a polinização cruzada entre as plantas. Esse procedimento o levou a formular as suas leis, que também ficaram conhecidas por Genética Mendeliana.

Ele utilizou o quadrado de Punnett, que é uma ferramenta de análise estatística baseada na pesquisa que prevê a probabilidade de ocorrência de um fenótipo.

A Terceira Lei de Mendel (Lei da Segregação Independente) propõe que alelos de 2 ou mais genes se separam em gametas independentemente um do outro. Os alelos são transmitidos separados uns dos outros.

Os vírus são pequenos parasitas intracelulares, submicroscópicos, que contêm DNA ou RNA como genoma protegido por uma capa de proteína codificada pelo vírus chamada capsídeo. O genoma viral é embalado dentro de um capsídeo proteico simétrico, composto por uma única ou múltiplas proteínas, cada uma delas codificando um único gene viral. Devido a esta estrutura simétrica, os vírus podem codificar todas as informações necessárias para a construção de um grande capsídeo usando um pequeno conjunto de genes. 

Atualmente, foram descritos mais de 4.000 vírus, classificados em 71 famílias. Embora os vírus possuam genomas pequenos, eles apresentam uma enorme diversidade em comparação com plantas, animais e até bactérias. Com relação ao genoma, os vírus são amplamente divididos em vírus de DNA e vírus de RNA. Os vírus DNA e RNA podem ser de fita simples ou dupla, com um arranjo circular, linear ou segmentado. Os vírus DNA e RNA são diferenciados por suas características, como monopartidos ou multipartidos.

Qualquer que seja a composição do genoma viral, todos os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios, que podem replicar-se apenas dentro das células hospedeiras apropriadas. Os seus genomas codificados devem ser reconhecidos por uma célula hospedeira específica, que será logo parasitada. Para isso, o código genético empregado pelo vírus deve ser compatível ou reconhecido pela célula hospedeira.

Figura 1. Estrutura simples e características de um vírus.

Chaitanya KV. Structure and Organization of Virus Genomes. Genome and Genomics. 2019 Nov 18:1–30. doi: 10.1007/978-981-15-0702-1_1. PMCID: PMC7119911.

Só nas últimas décadas os cientistas progrediram da análise de um único ou de um pequeno número de genes de uma só vez para a investigação de milhares de genes, passando do estudo das unidades de herança à investigação do genoma completo de um organismo. A ciência dos genomas, ou "genômica", inicialmente dedicada à determinação de sequências de DNA (a ordem dos nucleotídeos num determinado fragmento de DNA), expandiu-se rapidamente para um nível mais funcional - estudando os perfis de expressão e os papéis de ambos genes e proteínas (Del Giacco; Cattaneo, 2012).

A genômica humana, definida como um campo científico que aspira investigar a estrutura, função e interação de todos os genes em todo o genoma humano, promete melhorar o diagnóstico, o tratamento e a prevenção de doenças (Lazaridis; Petersen, 2005).

Del Giacco L, Cattaneo C. Introduction to genomics. Methods Mol Biol. 2012;823:79-88. doi: 10.1007/978-1-60327-216-2_6. PMID: 22081340.

Lazaridis KN, Petersen GM. Genomics, genetic epidemiology, and genomic medicine. Clin Gastroenterol Hepatol. 2005 Apr;3(4):320-8. doi: 10.1016/s1542-3565(05)00085-6. PMID: 15822036.

A genômica estrutural visa caracterizar estruturalmente a maioria das sequências de proteínas por meio de uma combinação eficiente de experimento e modelação. Ela precisa determinar estruturas proteicas que tenham pelo menos 30% de identidade com as sequências a serem modeladas, considerando que, abaixo de 30%, haveria grande chance de erros significativos atrapalharem o sequenciamento proteico (Chance MR; et al, 2002).

A estrutura terciária obtida com a genômica estrutural de uma sequência proteica permite que a compreensão da biologia seja complementada, levando em consideração que fornece um quadro de referência para informações sobre as sequências proteicas derivadas de dados genômicos, a fim de entender a função bioquímica. Assim, a estrutura permite que o pesquisador atribua uma posição aos resíduos dos aminoácidos, formulando hipóteses sobre como uma determinada proteína funciona.

Mas a estrutura oferece mais do que apenas informações sobre proteínas específicas. Também proporciona um meio de comparar proteínas que não apresentam semelhança óbvia ao nível da sequência (Standley DM; et al, 2022).

Figura 1. Visão tridimensional de uma estrutura proteica obtida a partir da Genômica Estrutural.

Chance MR, Bresnick AR, Burley SK, Jiang JS, Lima CD, Sali A, Almo SC, Bonanno JB, Buglino JA, Boulton S, Chen H, Eswar N, He G, Huang R, Ilyin V, McMahan L, Pieper U, Ray S, Vidal M, Wang LK. Structural genomics: a pipeline for providing structures for the biologist. Protein Sci. 2002 Apr;11(4):723-38. doi: 10.1110/ps.4570102. PMID: 11910018; PMCID: PMC2373525.

Standley DM, Nakanishi T, Xu Z, Haruna S, Li S, Nazlica SA, Katoh K. The evolution of structural genomics. Biophys Rev. 2022 Dec 15;14(6):1247-1253. doi: 10.1007/s12551-022-01031-8. PMID: 36536641; PMCID: PMC9753067.

A genômica funcional é o estudo de como o genoma e seus produtos, incluindo RNA e proteínas, funcionam e interagem para afetar diferentes processos biológicos. O campo da genômica funcional inclui transcriptômica, proteômica, metabolômica e epigenômica, pois todas elas se relacionam à decodificação do genoma, levando à expressão de fenótipos específicos. Ao estudar genomas inteiros – genômica clínica, transcriptomas e epigenomas – a genômica funcional permite a exploração da relação diversa entre genótipo e fenótipo, não só para os humanos como espécie, mas também para os indivíduos, permitindo uma compreensão e avaliação de como o genoma funcional “contribui” para diferentes doenças.

Carpenter S, Conlan RS. Clinical Functional Genomics. Cancers (Basel). 2021 Sep 15;13(18):4627. doi: 10.3390/cancers13184627. PMID: 34572854; PMCID: PMC8465855.

Anexo abaixo. 

Anexo abaixo. 

Anexo abaixo. 

GENÓTIPO HAPLÓIDE

O genótipo haploide refere-se à composição genética de um organismo que é caracterizado pela presença de apenas um conjunto completo de cromossomos em suas células. Em um organismo haploide, cada célula possui apenas uma cópia de cada cromossomo, resultando em um genótipo que é determinado por essa única cópia de genes. Isso contrasta com organismos diploides, que possuem dois conjuntos completos de cromossomos e, portanto, têm dois alelos para cada gene. O genótipo haploide é fundamental em organismos como fungos e em certas fases do ciclo de vida de plantas e animais, como nas células reprodutivas (gametas).

Referência bibliográfica:

Thompson & Thompson genética médica. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2016, 24 e 25.

GENÓTIPO MUTANTE

O genótipo mutante refere-se à presença de uma alteração ou mutação em um ou mais genes específicos de um organismo em comparação com o genótipo padrão ou selvagem. Uma mutação é uma mudança na sequência de nucleotídeos do DNA, que pode resultar em uma variação na função ou na expressão do gene afetado. O genótipo mutante pode levar a características fenotípicas diferentes das observadas em indivíduos com o genótipo selvagem e pode ter implicações significativas na fisiologia, no desenvolvimento e na adaptação do organismo ao seu ambiente. As mutações genéticas podem ocorrer espontaneamente ou serem induzidas por agentes externos, como radiação ou certos produtos químicos. Estudos sobre genótipos mutantes são importantes para compreender os mecanismos genéticos subjacentes a uma variedade de condições e doenças, bem como para investigar vias metabólicas, processos de desenvolvimento e evolução.

Referência bibliográfica:

Thompson & Thompson genética médica. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2016, 24 e 25.

GENÓTIPO POLIPLOIDE

O genótipo poliploide refere-se a organismos que possuem mais de dois conjuntos completos de cromossomos em suas células. Enquanto organismos diploides têm dois conjuntos completos de cromossomos (2n), os organismos poliploides podem ter três (triploides, 3n), quatro (tetraploides, 4n), ou mais conjuntos de cromossomos. A poliploidia pode ocorrer naturalmente em alguns organismos, mas também pode ser induzida artificialmente em laboratório. Organismos poliploides podem exibir características fenotípicas diferentes de seus parentais diplóides, podendo apresentar vantagens em termos de vigor, resistência a doenças ou adaptação a diferentes ambientes.

Referência bibliográfica:

Thompson & Thompson genética médica. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2016, 24 e 25.

GENÓTIPO SELVAGEM

O genótipo selvagem refere-se à forma não mutada ou padrão de um organismo em seu ambiente natural. É a composição genética original de uma população ou espécie antes de qualquer manipulação ou seleção artificial. O genótipo selvagem é frequentemente usado como ponto de referência em estudos genéticos e experimentos, especialmente quando se investigam mutações ou variantes genéticas específicas que ocorrem em uma população. Comparar características fenotípicas e genotípicas de organismos mutantes com aqueles do genótipo selvagem pode ajudar a entender o papel de genes específicos em processos biológicos, desenvolvimento e adaptação evolutiva.

Referência bibliográfica:

Thompson & Thompson genética médica. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2016, 24 e 25.

Genótipo tetraploide

o termo genótipo pode se referir a todos os pares de alelos que compõem de forma coletiva a constituição genética de um indivíduo ao longo de todo o genoma. Além do número diploide (2n) característico das células somáticas normais, dois outros complementos cromossômicos euploides, triploide (3n) e tetraploide (4n), são ocasionalmente observados em material clínico. Os tetraploides são sempre 92, XXXX ou 92, XXYY e resultam provavelmente da falha em completar a divisão inicial de clivagem do zigoto. Fonte:Thompson & Thompson,Genética médica

Geração parental

A geração parental refere-se à geração de organismos vivos, como plantas ou animais, que se reproduzem para produzir descendentes. É um termo comum em biologia e genética para descrever o processo de hereditariedade e passagem de características dos pais para os filhos. As fontes primárias para essa definição incluem livros de biologia e recursos acadêmicos sobre genética e reprodução.Mendel caracterizava a geração F1 como a primeira geração,também chamada de geração parental,que dará origem às próximas proles.Fonte: As primeira e segunda leis de mendel e conceitos básicos de citogenética.Cíntia Fridmann

Glossário sobre genoma humano, genoma nuclear, genoma mitocondrial e genoma quantitativo

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Guanina

Antes de a organização do genoma humano e de seus cromossomos ser considerada em detalhes, é necessário avaliar a natureza do DNA que compõe o genoma. O DNA é uma macromolécula de ácido nucleico polimérica, composta por três tipos de unidades: um açúcar de cinco carbonos, a desoxirribose; uma base contendo nitrogênio; e um grupo fosfato (Fig. 2- 2). As bases são de dois tipos, purinas e pirimidinas. No DNA, existem duas bases de purinas, adenina (A) e guanina (G), e duas bases de pirimidina, timina (T) e citosina (C). Os nucleotídeos, cada um composto por uma base, um fosfato e uma fração de açúcar, polimerizam-se em longas cadeias polinucleotídicas por ligações 5’-3’ fosfodiéster formadas entre unidades adjacentes de desoxirribose (Fig. 2-3A). No genoma humano, essas cadeias polinucleotídicas existem sob a forma de uma dupla hélice (Fig. 2-3B) que pode ter centenas de milhões de nucleotídeos de comprimento, no caso dos maiores cromossomos humanos.Fonte:Thompson & Thompson,Genética médica

GWAS

As análises de associação em uma escala genômica são chamadas de estudos de associação genômica ampla (do inglês, genome-wide association studies), conhecidos por seu acrônimo GWAS. Tal empreendimento para todas as variantes conhecidas é impraticável por muitas razões, mas pode ser aproximado pela genotipagem de casos e controles para meras 300.000 a 1 milhão de variantes isoladas localizadas em todo o genoma para procurar associação com a doença ou a característica em questão. O sucesso dessa abordagem depende da exploração do DL porque desde que uma variante responsável por alterar a suscetibilidade a doenças esteja em DL com uma ou mais das variantes genotipadas dentro de um bloco de DL, uma associação positiva deve ser detectável entre aquela doença e os alelos no bloco de DL. Fonte:Thompson & Thompson,Genética médica