Variações entre genes
Variações entre genes, conhecidas como polimorfismos, levam à produção de diferentes produtos genéticos (ou seja, proteínas) e estão subjacentes às características únicas de cada indivíduo. Em geral, qualquer gene é bastante semelhante ao mesmo gene num outro organismo – por outras palavras, a sequência nucleotídica é conservada. Por exemplo, os genes que codificam a enzima álcool-metabolizante desidrogenase alcoólica são do mesmo tamanho e sequência base na maioria dos indivíduos. Contudo, pequenas diferenças na sequência de base, afectando tão pouco como um nucleótido, podem resultar numa proteína diferente. Em alguns casos, estas modificações ainda permitem que o gene produza uma proteína funcional, mas com ligeiras variações que podem afectar a sua função. Outras alterações na sequência do nucleótido, contudo, podem resultar numa proteína não funcional ou incompleta. A capacidade de conservar a codificação das sequências para enzimas importantes é claramente importante para as células e organismos.
Um aspecto importante da investigação genética actual é a identificação de grupos dentro de populações que transportam polimorfismos em vários genes, resultando em variantes de genes chamados alelos. A identificação destes polimorfismos pode ajudar os cientistas a compreender melhor como as funções destes genes e as suas proteínas codificadas diferem e como se relacionam com certas doenças ou outras características. Por exemplo, será que algumas pessoas produzem uma forma de álcool desidrogenase que é mais (ou menos) eficiente do que outras pessoas? E será que isto influencia o seu risco de desenvolver alcoolismo?
Para melhor compreender como os genes se relacionam com doenças e outras características, os Institutos Nacionais de Saúde criaram o Projecto Genoma Humano, que se propôs mapear o genoma humano sequenciando toda a sequência de ADN encontrada nas células humanas. (Esforços de mapeamento semelhantes também foram realizados para muitos outros organismos). Este projecto determinou não só que a sequência de ADN é altamente conservada entre humanos (cerca de 99,5% é a mesma em todos os humanos) mas também que existem numerosas combinações de variantes genéticas que são transmitidas em conjunto e que são conhecidas como haplótipos.
Para identificar tais variações em populações com grande número de amostras, os investigadores estão a utilizar sondas genéticas para genes específicos com sequências conhecidas. Estas sondas são tipicamente sequências curtas de ADN ou RNA complementares a uma porção distinta do gene de interesse. Esta sonda é então marcada com, por exemplo, uma etiqueta fluorescente para que possa ser detectada se interagir com a sequência de ADN complementar correspondente numa amostra.
Esta ideia de usar sondas para identificar diferenças nas sequências de ADN pode ser expandida para estudos em larga escala analisando numerosas variantes de genes através de vários organismos. Estes estudos de associação de todo o genoma (GWAS) permitem aos investigadores identificar grandes números de variantes e relacioná-las com diferentes resultados – por exemplo, aqueles associados a diferentes doenças, como o alcoolismo.
Identificar genes candidatos de particular significado, quer através de sondas individuais, quer através de métodos em grande escala, como o GWAS, permite então um estudo mais detalhado das características e expressões particulares desses genes e o seu papel na doença.