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Glossário

Bioinformática é parte essencial da genética atual

Toda a pesquisa da moderna biologia molecular não seria possível sem a computação. Os programas de computador têm papel fundamental na montagem do genoma, a partir dos fragmentos de DNA enviados pelos laboratórios de seqüenciamento. Além disso, são eles que permitem a comparação das seqüências descobertas com padrões genéticos já conhecidos e armazenados em bancos de dados disponíveis na internet. O volume de dados é tão grande que fazer a comparação "manualmente" torna-se cada dia mais inviável. Para se ter uma idéia, a quantidade de informação guardada no maior banco de dados internacional de seqüências genéticas, o GenBank, quase dobra a cada ano.

Por isso, uma boa parte do financiamento das pesquisas é destinada à infra-estrutura computacional. No projeto Genoma Xylella, por exemplo, o investimento feito no Laboratório de Bioinformática foi da ordem de US$ 300 mil, sendo a maior parte para aquisição de equipamento, conforme explica o professor João Setúbal, um dos coordenadores. Hoje, o laboratório de Setúbal, co-dirigido pelo professor João Meidanis, é o de maior peso na área de bioinformática no Brasil. Ele pertence ao grupo de biologia computacional, do Instituto de Computação (IC) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

Mas essa situação não se construiu do dia para a noite, sobretudo porque não envolve somente a compra de equipamentos, mas também a capacitação de pesquisadores para o trabalho. Desde 1992, o grupo de Setúbal e Meidanis vinha trabalhando com análise e aplicação de algoritmos para problemas de natureza combinatória em biologia molecular. Mesmo assim, com a integração ao Genoma Xylella, a equipe passou por um árduo processo de aprendizagem, passando pelo entendimento dos dados que eram gerados nos laboratórios de biologia e o que poderia ser feito com a informação, até chegar a uma linguagem comum com a biologia e automatizar o mapeamento genético.

Inicialmente, o Laboratório de Bioinformática montou uma rede de computadores ligada via internet aos diversos laboratórios de seqüenciamento. Através de um software para aquisição de dados, cada laboratório submetia à equipe de informática fragmentos de DNA de cerca de 1000 bases. Esses fragmentos eram enviados em arquivos de 150 Kb, armazenados e ordenados para montar a sequência final do genoma. Do total das 1000 bases que o fragmento possui, cerca de 400 são utilizadas com alto grau de confiabilidade. O resto é descartado.

Este descarte de material está de acordo com as exigências do projeto: na totalização do genoma da Xylella foi permitido um erro de apenas 1%, um parâmetro internacional de qualidade. O fragmento de DNA enviado pelo laboratório de biologia não possui a mesma confiabilidade em todas as posições de suas bases: as extremidades geralmente possuem alta probabilidade de erro.

Uma vez recebidas as seqüências e selecionados os segmentos confiáveis, eles são comparados entre si e ordenados. O ordenamento se dá por uma análise de trechos semelhantes entre os fragmentos seqüenciados. Quando são encontrados trechos com pelo menos 14 bases semelhantes, eles são interpretados como sendo originários de uma mesma região do genoma. É desta forma que dois fragmentos são alinhados contiguamente. O trabalho segue até que se tenha cadeias progressivamente maiores. No fim de tudo, tem-se o genoma completo. Um programa chamado Blast é usado para procurar e comparar as seqüências obtidas com aquelas constantes em bancos de dados, dos quais o mais importante e mais consultado é o GenBank.

Outro aspecto estratégico da bioinformática é a possibilidade dos países em desenvolvimento terem acesso à tecnologia de ponta. Essa é uma área em que a infra-estrutura necessária para a pesquisa é relativamente pequena. A maioria dos bancos de dados e programas utilizados em projetos biotecnológicos estão disponíveis na internet (gratuitamente, pelo menos por enquanto). Por sua vez, o equipamento que o programador necessita para seu trabalho não é dos mais sofisticados. "Quase todos os processos podem ser eficientemente desenhados e modelados num computador pessoal", afirmam Sándor Pongor e David Landsman, num artigo publicado na revista Biotechnology and Development Monitor. O interessante, dizem os autores, é que com um computador de capacidade média e uma boa conexão à internet, a situação de um biólogo num país em desenvolvimento e num país industrializado não é muito diferente.

É claro que o processamento de dados de seqüenciamento genético, papel essencial da bioinformática, representa apenas uma etapa da pesquisa. A partir daí será preciso produzir, à luz das teorias, interpretações sobre os resultados obtidos e transformá-las em aplicações tecnológicas, o que certamente levará vários anos e muito investimento. Mas a bioinformática parecer ser, de fato, uma área em que países como o Brasil têm chance de criar habilidade científica e tecnológica.

Por isso, avaliar os projetos atualmente em curso, na área de biologia molecular, implica não somente em considerar seu mérito científico, mas também em que medida definem uma política científica para o país. Sobre isso, o caso do Genoma Xylella é elucidativo...

Atualizado em 06/07/00

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