Genomul este materialul genetic al unui organism. Este format din ADN (sau ARN la virusurile ARN). Genomul include atât genele (regiunile de codificatoare) cât și secventele necodificatoare.
ADN-ul este un acid nucleic (acid dezoxiribonucleic), o polinucleotidă, iar în structura acestuia se repetă un numar limitat de macromolecule numite nucleotide. Nucleotida, este unitatea de bază a ADN-ului si este formata din 3 componente: o glucidă (pentoză), un rest de acid fosforic și o bază azotată. Zaharul specifc ADN-ului se numeste dezoxiriboza. Bazele azotate sunt de două feluri: purinice (adenina și guanina) și pirimidinice (citozina și timina). Zaharurile și grupările fosfat compun catenele, iar bazele azotate se aranjeaza complementar (fie C-G fie A-T) prin punti de hidrogen, unind cele doua catene intr-un dublu helix.
Genomul uman conține aproximativ 3 miliarde din aceste perechi de baze, care se află în cele 23 de perechi de cromozomi din nucleul tuturor celulelor noastre. Fiecare cromozom conține sute până la mii de gene, care poartă instrucțiunile pentru fabricarea proteinelor.
Mai puțin de 2% din genomul uman contine secvente codificatoare.Secvența genomului uman este identica in proportie de 99% la toți oamenii.
Ce este secvențierea ADN-ului? Cum s-a reușit descifrarea genomului?
Secvențiere înseamnă determinarea ordinii exacte a perechilor de baze într-un segment de ADN. Cromozomii umani variază ca mărime de la aproximativ 50.000.000 la 300.000.000 perechi de baze.
Metoda primară folosită de HGP pentru a produce versiunea finalizată a codului genetic uman a fost secvențierea pe bază de hartă sau pe baza de BAC. BAC este acronimul pentru „cromozomul artificial bacterian”. ADN-ul uman este fragmentat în bucăți care sunt relativ mari, dar totuși gestionabile ca mărime (între 150.000 și 200.000 de perechi de baze). Fragmentele sunt clonate în bacterii, care stochează și reproduc ADN-ul uman, astfel încât să poată fi preparat în cantități suficient de mari pentru secvențiere. Dacă este ales cu grijă pentru a reduce suprapunerea, este nevoie de aproximativ 20.000 de clone BAC diferite pentru a conține cele 3 miliarde de perechi de baze ale genomului uman.
O colecție de clone BAC care conține întregul genom uman se numește „biblioteca BAC”.
În metoda bazată pe BAC, fiecare clonă BAC este „mapată” pentru a determina de unde provine ADN-ul din clonele BAC din genomul uman. Utilizarea acestei abordări asigură că oamenii de știință știu atât locația precisă a literelor ADN care sunt secvențiate din fiecare clonă, cât și relația lor spațială cu ADN-ul uman secvențiat în alte clone BAC.
Pentru secvențiere, fiecare clonă BAC este tăiată în fragmente încă mai mici, care au aproximativ 2.000 de baze în lungime. Aceste piese se numesc „subclone”. Pe aceste subclone se realizează o „reacție de secvențiere”. Produsele reacției de secvențiere sunt apoi încărcate în mașina de secvențiere (secvențiator). Secvențiatorul generează aproximativ 500 până la 800 de perechi de baze de A, T, C și G din fiecare reacție de secvențiere. Un computer apoi asamblează aceste secvențe scurte în secțiuni continue de secvență reprezentând ADN-ul uman în clona BAC.
Metoda Sanger de secventiere implica sinteza ADN-ului care se realizează în prezența unei catitati limitate de dideoxiribonucleozid-trifosfat (ddNTP) marcat (fluorescent sau radioactiv) care opreste reactia de polimerizare. Astfel se genereza fragmente de mărimi distincte, care indica pozitia fiecarei baze in catena ADN dupa ce acestea sunt separate in gelul de electroforeză.
Recent secvențierea Sanger a fost parțial înlocuită de secvențierea de nouă generație (NGS) deoarece aceasta este mai rapida si mai cost-eficienta. Insa, secvențierea Sanger inca se foloseste, pentru validarea anumitor rezultate obtinute prin NGS, sau pentru secventierea fragmentelor mai lungi de ADN ( care au peste 500pb) sau pentru secventierea unor regiuni mai mici.
Curtea Supremă a decis în 2013 că genele umane care nu apar în mod natural nu sunt o invenție și, prin urmare, nu pot fi brevetate. Cu toate acestea, companiile private pot solicita brevete pentru gene editate sau sintetice, care au fost modificate în mod semnificativ din versiunile lor naturale, pentru a considera un produs nou, brevetabil. (HGP)
