Licenciatura em Educação do Campo

Genômica e Bioinformática

Ciências da natureza e formação docente
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Protocolo 03:
Sequenciamento de DNA e suas aplicações

Mariane Brom Sobreiro
Lucas Donizetti Vieira
Luciana Oliveira Barateli
Elisandra Carneiro de Freitas Cardoso
Angela Adamski da Silva Reis
Rodrigo da Silva Santos

Introdução

Desde a proposta da metodologia, em 1977, o sequenciamento de DNA tem contribuído para avanços na pesquisa científica e em diversas áreas da saúde. A exemplo, cita-se o relato de caso abordado nos estudos de Wilson et al. (2014), onde o sequenciamento de nova geração (NGS), a mais recente modificação desta metodologia, foi utilizada para o diagnóstico de um caso específico de neuro leptospirose. Atualmente o NGS tem possibilitado avanços ainda mais significativos na obtenção do genoma de células isoladas, o que é de extrema importância para estudos da genômica de várias doenças como, por exemplo, o câncer.

A aplicação de NGS com foco no genoma, produz grandes volumes de dados e, neste sentido, a bioinformática tornou-se uma ferramenta essencial para as complexas análises destas informações. Esta metodologia é bem comum na área de Biologia Molecular, que por sua vez, é uma área do conhecimento que deve ser abordada dentro do ensino de Biologia de acordo com exigências dos Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio. No entanto, o ensino destas vertentes tornou-se um grande desafio para os professores, uma vez que estes conteúdos não estão presentes em livros didáticos e muitas escolas não apresentam estruturas sofisticadas para abordagem prática desta metodologia.

Objetivos

Sendo assim, propõe-se com estas atividades:

Materiais

Procedimentos

  1. Cortar cartolinas de quatro cores diferentes no tamanho de cartões (fichas). Cada cor representará um nucleotídeo, por isso é importante que tenham quatro cores diferentes;
  2. Colocar dentro de cada caixa, diferentes fichas coloridas e distribuir as caixas para cada estudante ou grupo de estudantes;
  3. Indicar qual nucleotídeo é representado por cada cor e pedir para que os alunos escrevam a sequência de nucleotídeos retirada da caixa, baseados nos números das fichas;
  4. Pedir para que os alunos colem as fichas na sequência em uma folha branca A4;
  5. Explicar o princípio do sequenciamento e instigar o aluno a identificar, nos nucleotídeos, onde são incorporados os marcadores fluorescentes que são facilmente observados e servem para repassar a informação de qual nucleotídeo está sendo incorporado. Para entender melhor o processo deve-se consultar Metzker (2010);
  6. Caso seja conveniente, montar um histórico da evolução dos processos de sequenciamento desde sua origem em 1977. Além disso, é interessante explicar que esta metodologia sofreu modificações com objetivo de ganhar em rendimento, eficiência e baixo custo;
  7. Apresentar aos alunos a relação entre NGS e a bioinformática;

Avaliação

  1. Quais os avanços que as metodologias de sequenciamento de DNA trouxeram?
  2. O que as diferentes cores de fichas representavam? Por que isso é importante?
  3. Como as metodologias NGS revolucionaram?
  4. Qual a relação entre bioinformática e NGS?
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Referências

BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais (Ensino Médio). Brasília: MEC, 2009.

METZKER, M. L. Sequencing technologies—the next generation. Nature Reviews Genetics, v. 11, n. 1, p. 31-46, 2010.

RODRÍGUEZ-EZPELETA, N.; HACKENBERG, M.; ARANSAY, A. M. Bioinformatics for high throughput sequencing. Springer Science & Business Media, 2011.

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.

WILSON, M. R.; NACCACHE, S. N.; SAMAYOA, E.; BIAGTAN, M.; et. al. Actionable diagnosis of neuroleptospirosis by next-generation sequencing. New England Journal of Medicine, v. 370, n. 25, p. 2408-2417, 2014.