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EMBRAPA: Novas ferramentas genômicas mudam a cara do melhoramento genético

Genética | 21 de Março de 2017
Pesquisas com DNA e avanços tecnológicos na microeletrônica, computação e nanotecnologia abriram novos caminhos para a decodificação e compreensão do genoma. O genoma corresponde a toda informação hereditária de um organismo codificada em seu DNA. Isso inclui tanto os genes como as sequências não codificadoras.

DNA: Carrega as instruções genéticas que coordenam o desenvolvimento e o funcionamento de todo o organismo.

A genômica é uma ciência relativamente recente que tem como objetivo entender como os genes e as sequências não codificadoras envolvidas na regulação dos genes estão organizados e interagem para o funcionamento global do ser vivo.

Esses estudos permitem aos cientistas avançar na compreensão da estrutura e funcionamento de plantas, animais e microrganismos e utilizar o conhecimento adquirido para a seleção e a geração de novas variedades e linhagens pelo melhoramento genético. Desvendar o DNA desses organismos significa conhecer os genes e suas funções, ou seja, as características que estão relacionadas a cada um deles e os genes responsáveis por elas.

O primeiro passo para entender o funcionamento do genoma de um organismo é sequenciá-lo, de preferência de forma completa. Ou seja, fazer a leitura de todo o DNA desse organismo.

Depois, essas sequências são disponibilizadas em bancos de dados genéticos, que ficam à disposição dos cientistas para iniciar a segunda fase, chamada de genômica funcional, ou pós-genômica. Nessa etapa, muito mais complexa e desafiadora, os genes e as sequências reguladoras são estudados para compreender como funcionam e interagem.

Os estudos de genômica levam também à identificação de marcadores moleculares, que funcionam como uma espécie de "impressão digital" molecular. Eles são utilizados, entre outras informações, para medir a variação genética existente entre indivíduos e marcar mais facilmente a posição de genes e trechos de interesse no genoma.

Marcadores moleculares dão maior agilidade e rapidez ao trabalho dos pesquisadores, pois permitem, por exemplo, acompanhar a transmissão de blocos de genes de pais para filhos e assim identificar mais rapidamente as melhores plantas e animais para seleção e melhoramento genético.

Os avanços nessa área também têm sido consideráveis. Até o início dos anos 2000, eram necessários anos para sequenciar um genoma com custo de dezenas de milhões de dólares. Hoje, existem laboratórios que sequenciam genomas de plantas e animais a custos de, aproximadamente, US$ 1.000.

EVOLUÇÕES NA CIÊNCIA ANIMAL

Na área da genética e reprodução animal, as ferramentas genômicas oferecem ao setor produtivo a possibilidade de formar rebanhos com animais mais produtivos, considerando novas características de interesse, em menor tempo e com custos reduzidos.

A Embrapa mantém hoje a Rede Genômica Animal, que congrega 123 pesquisadores de 14 centros de pesquisa da Embrapa de norte a sul do País com o objetivo de compartilhar conhecimentos e desenvolver novas tecnologias em prol do setor produtivo brasileiro.

Participam também as seguintes universidades: de Brasília (UnB); Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (Esalq/USP); Estadual de Campinas (Unicamp); Estadual do Sudoeste da Bahia (Uesb); Federal de Juiz de Fora (UFJF); Federal do Mato Grosso (UFMS); Federal de Minas Gerais (UFMG); Federal do Paraná (UFPR); Federal de Pelotas (UFPel); Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS); Federal de São Carlos (UFSCar); Federal de Viçosa (UFV); de São Paulo (USP); Unesp Botucatu e Unesp Jaboticabal.

A Rede conta ainda com a parceria de instituições públicas nacionais e estrangeiras: Instituto de Zootecnia de São Paulo; Agência Paulista de Tecnologia de Agronegócio (APTA), Instituto Nacional de Investigación Agropecuária do Uruguai (Inia) e também de empresas privadas: Genearch Aquacultura Ltda., Gensys Consultores Associados, Brasil Foods S.A e Conexão Delta G.

Segundo o pesquisador da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia Alexandre Caetano, líder da Rede, o objetivo principal é organizar um núcleo de ferramentas de bioinformática e métodos quantitativos para auxiliar no processo de prospecção de genes de interesse econômico em espécies de interesse zootécnico, e também na aplicação direta de tecnologias genômicas nos programas de avaliação e melhoramento genético com a implementação da chamada “seleção genômica”. Alexandre Caetano foi responsável por coordenar a participação institucional do Brasil no Consórcio Internacional que completou o sequenciamento do genoma bovino em 2009, com atividades executadas pela Embrapa com financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

As tecnologias genômicas estão avançando rapidamente. Por isso, o projeto visa ao desenvolvimento e incorporação de ferramentas de bioinformática para armazenamento, processamento e visualização de dados genômicos, além de desenvolver estudos de expressão gênica e genotipagem em larga escala e treinar e capacitar recursos humanos

FORMAÇÃO DE REBANHOS SUPERIORES

Pelo processo tradicional, o potencial de um reprodutor é medido pela produtividade de sua prole. De acordo com Caetano, uma das grandes vantagens do uso de informações genômicas na avaliação genética é que o processo permite ao produtor conhecer o potencial dos animais que ele considera utilizar como reprodutores antecipadamente, com alta precisão e baixos custos. “É o que se chama de seleção genômica ampla, uma metodologia que vem sendo largamente aplicada no melhoramento genético de animais de interesse zootécnico no mundo todo”, comenta o pesquisador.

Para outro pesquisador da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, Dario Grattapaglia, que atua na área vegetal, “o melhoramento assistido por dados genômicos permitiu uma mudança de paradigma. Passamos da inferência genética, a partir da qual os dados são observados por meio de testes de hipótese e estimação de efeitos, para a predição genética de dados futuros”.

Esse conhecimento permite compreender o valor agregado de todo o genoma. Aliadas à genética quantitativa, as informações de dezenas de milhares de marcadores moleculares distribuídos pelo genoma da espécie em questão possibilitam predizer o valor genético de cada indivíduo com alta precisão.

Valor Genético: Capacidade que um indivíduo possui de contribuir para o melhoramento da espécie por meio da sua progênie (sucessores). Para se efetuar a seleção genômica é necessário identificar indivíduos geneticamente superiores, ou seja, aqueles que possuem em seus genótipos a maior quantidade de genes ligados às características de interesse para a seleção (produção de leite e carne, resistência às doenças, precocidade etc). Segundo o pesquisador da Embrapa Gado de Leite Marcos Vinícius G.B. Silva, dá-se o nome de valor genético à previsão dessa quantidade de genes de interesse.

Fonte: Embrapa

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