Um marcador genético é um gene ou seqüência de DNA com uma localização conhecida em um cromossomo que pode ser usado para identificar indivíduos ou espécies . Pode ser descrita como uma variação (que pode surgir devido a mutação ou alteração nos locais genômicos) que pode ser observada. Um marcador genético pode ser uma sequência curta de DNA, como uma sequência envolvendo uma única alteração de par de bases (polimorfismo de nucleotídeo único), ou longa, como minissatélites (um traço de DNA repetitivo no qual certos motivos de DNA, variando de 10 a 60 pares de bases e são tipicamente repetidos de 5 a 50 vezes).

Ainda, um Marcador genético é uma característica que mostra as diferenças entre dois ou mais indivíduos ou organismos. Um marcador genético deve:Marcadores Genéticos

Ser capaz de diferenciar os progenitores e Ser reproduzido com precisão na progênie.

Do ponto de vista molecular, um marcador genético (ou locus marcador) serve para identificar um local ou uma região de um cromossomo. Um marcador genético ideal deve apresentar uma série de atributos:Marcadores Genéticos e suas aplicações

Alto nível de polimorfismo Estabilidade em diferentes ambientes Detectar grande número de loci não ligados Herança simples Por muitos anos, o mapeamento de genes limitou-se a identificar organismos por marcadores de fenótipos tradicionais. Isso incluía genes que codificavam características facilmente observáveis, como tipos de sangue ou formas de sementes. Benjamin A. Pierce (2013-12-27). Genetics: A Conceptual Approach. Macmillan Learning. ISBN 978-1-4641-0946-1. O número insuficiente desses tipos de características em vários organismos limitou os esforços de mapeamento que poderiam ser feitos. Isso levou ao desenvolvimento de marcadores genéticos que poderiam identificar características genéticas que não são facilmente observáveis ​​em organismos, tal como a variação de proteínas.

Os marcadores genéticos moleculares e seus diferentes tipos

Os marcadores moleculares correspondem, basicamente, a uma sequência de nucleotídeos que atua como referência em um cromossomo. O surgimento de novas técnicas de biologia molecular permitiu a utilização de marcadores genéticos capazes de detectar polimorfismos a níveis de DNA. Através da tecnologia dos marcadores moleculares a caracterização genética de diferentes genomas se tornou mais fácil e rápida, e com isso foram surgindo diversas metodologias capazes de utilizar e caracterizar alterações nesses marcadores. Estes marcadores vêm se tornando conhecidos devido as suas vantagens em relação aos demais marcadores genéticos. Entre estas encontram-se: dão uma visão sobre o nível básico de variação que ocorre no DNA, o qual resulta em variação genética; rastreiam todo o genoma; mostram as variações tanto nas regiões codificantes, quanto nas regiões não-codificantes do DNA. Isto faz com que estes marcadores possuam alta informatividade e qualidade em relação aos demais .

Abaixo, segue uma lista com os principais tipos de marcadores moleculares genômicos: RFLP (Restriction fragment lenght polymorphism): são fragmentos de DNA obtidos a partir de uma técnica (PCR-RFLP) que consiste na amplificação de uma região do DNA que contém o sítio de restrição de uma enzima de restrição específica. Nesta técnica, primeiramente realiza-se a PCR utilizando primers que amplifiquem a região em questão, depois de amplificada é realizada a incubação com a enzima de restrição responsável pela digestão do sítio. Os fragmentos gerados podem ser separados por eletroforese em gel de agarose (ou poliacrilamida) por tamanho. As principais vantagens desta técnica são codominância de marcadores e sua alta reprodutibilidade. No entanto, a técnica de hibridização é mais laboriosa e mais cara quando comparada a outras técnicas, além de depender de uma grande quantidade de DNA e da qualidade do material a ser analisado (Faleiro, 2007). Esta técnica pode ser utilizada para diagnóstico de doenças, como por exemplo, da anemia falciforme, a qual é caracterizada por uma mutação pontual no gene da globina beta da hemoglobina, com uma substituição de uma adenina por uma timina na vigésima primeira posição, eliminando assim o ponto de restrição da enzima DdeI. CORREA, E. M.; POSSIK, P. A.; A ANÁLISE DE DNA POR ELETROFORESE Realiza-se a amplificação de uma região com 381 pares de base da região de mutação do gene da globina beta e a incubação com a enzima DdeI que reconhece o sítio C/TNAG (onde N é qualquer um dos quatro nucleotídeos). Ao efetuar a eletroforese, um individuo homozigoto AA apresentará 2 bandas provenientes de 2 fragmentos de tamanhos diferentes (180 pb e 201 pb), um individuo homozigoto TT apresentará apenas 1 banda proveniente do fragmento de 381 pb e um individuo heterozigoto AT possuíra 3 bandas, sendo que duas serão provenientes dos fragmentos gerados pela restrição da enzima no sítio que continha adenina, e uma banda proveniente do sítio que não houve fragmentação (sítio no qual ocorreu mutação) . Microssatélites (SSRP – Simple Sequence Repeats Polymorphisms): um grupo de marcadores molecular muito utilizados, os quais são caracterizados por unidades muito curtas de sequências repetitivas de nucleotídeos. A obtenção dos marcadores envolve a amplificação de sequências que flanqueiam essas regiões repetidas via PCR, utilizando-se de iniciadores específicos para as regiões que cercam os microssatélites. Eles são altamente polimórficos e amplamente utilizados para estudos relacionados à ancestralidade devido a sua alta reprodutibilidade e fácil execução. Em contrapartida, o desenvolvimento de iniciadores específicos possui alto custo, quando eles não estão descritos para determinada espécie (Faleiro, 2007). RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA): são fragmentos de DNA amplificados ao acaso pela PCR utilizando iniciadores curtos de sequência aleatória (Williams, 1990). As vantagens desta técnica são a simplicidade, baixo custo e rapidez para obtenção dos marcadores, a necessidade de quantidades mínimas de DNA, além da possibilidade de trabalhar com qualquer espécie, uma vez que não há necessidade de uma biblioteca de sondas para o desenvolvimento da técnica. Entretanto, a técnica detecta polimorfismo em apenas um par de bases, não diferenciando locos em heterozigose dos locos em homozigose e possui baixa reprodutibilidade, principalmente quando as condições experimentais não estão bem padronizadas (Faleiro, 2007). SNPs (single nucleotide polymorphism): são marcadores moleculares capazes de detectar mutações e polimorfismos através de alterações de uma única base no genoma. Podem ser caracterizados como marcadores moleculares quando ocorrem em mais de 1% da população, pois quando essas variações são relatadas com uma frequência menor que este valor, então é considerado apenas como mutações pontuais. Os polimorfismos de sequência nucleotídica são fontes abundantes de variação genética e, por serem estáveis do ponto de vista evolutivo, estes marcadores são muito interessantes para estudos filogenéticos de evolução dentro da espécie. A principal vantagem dos SNPs, em comparação a outros marcadores, é a possibilidade de detecção de diferentes alelos para genes de interesses. No entanto, a técnica envolvida exige um alto custo nas etapas necessárias ao sequenciamento dos diferentes fragmentos do DNA de interesse, feito em grande escala (Faleiro, 2007). AFLP (Amplified Fragment Lenght Polymorphism): Através de digestão com enzimas de restrição do DNA, são formados fragmentos que podem medir de 80 a 500 pares de base. Esta técnica se baseia na ligação destes fragmentos à oligonucleotídeos adaptadores que, posteriomente, são amplificados em uma reação de PCR. As AFLPs são capazes de geral um grande número de polimorfismos por reação, sendo assim muito vantajoso em relação ao RFLP, por exemplo. Porém, esta tecnologia apresenta custo muito elevado e é tecnicamente é bem trabalhoso, devido ao grande número de etapas e reagentes utilizados (Faleiro et al., 2001). CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequence): São fragmentos de DNA obtidos a partir de uma reação de PCR utilizando primers específicos, seguida por uma digestão com enzimas de restrição, sendo também chamado de PCR-RFLP (Hela et al., 2004). Devido sua tecnologia de abordagem, esta técnica se mostrou muito vantajosa para análises de codominância, além de apresentar alta reprodutibilidade. Porém, para que seja realizada esta técnica é necessário que a sequência de DNA seja previamente conhecida, pois necessita de primers específicos (Faleiro, 2007). ISSR (Inter Simple Sequence Repeats): Produzido a partir dos microssatélites, estes marcadores consistem em fragmentos de DNA amplificados através da PCR, tendo como primer uma sequência de um microssatélite conhecido. Esta tecnologia possui é capaz de identificar muitos polimorfismos, pois amplifica um grande número de produtos com tamanhos diferentes, sendo que a dominância entre os marcadores se torna uma grande desvantagem para esta técnica (Godwin et al., 1997). SSCP (Single-Strand Conformation Polymorphism): Descrito por Hayashi (1992), e se baseia na obtenção de uma fita simples de DNA proveniente de uma prévia amplificação de uma sequência específica amplificada pela PCR. Como grande vantagem desta técnica está a necessidade de pouco DNA, porém, esta tecnologia depende uma alta padronização para que seja reprodutível. Os marcadores genéticos moleculares podem ser divididos em duas classes: a) marcadores bioquímicos que detectam variações no nível do produto gênico, como alterações em proteínas e aminoácidos e b) marcadores moleculares que detectam variações no nível do DNA, como alterações nos nucleotídeos: deleção, duplicação, inversão e/ou inserção. Os marcadores podem exibir dois modos de herança, isto é, dominante/recessivo ou codominante. Se o padrão genético de homozigotos puder ser distinguido daquele de heterozigotos, então um marcador é considerado codominante. Geralmente, os marcadores codominantes são mais informativos do que os marcadores dominantes. N Manikanda Boopathi (2012-12-12). Genetic Mapping and Marker Assisted Selection: Basics, Practice and Benefits. Springer Science & Business Media. pp. 60–. ISBN 978-81-322-0958-4.

Marcadores mitocondriais e Códigos de barras de DNA

Algumas regiões do DNA mitocondrial que servem como marcadores genéticos, principalmente sequências que se encontram nas regiões controle (D-loop ou região hipervariável), dos genes do citocromo B (MT-CYB) e da citocromo C oxidase I (MT-CO1), que são usadas, principalmente, para identificar e catalogar espécies, discriminar subespécies, estudar evolução, caracterização de raças de espécies e etc. (Meadows et al, 2005). Um projeto internacional interessante conhecido como “DNA BARCODING OF LIVE”, que teve início pelo objetivo de gerar sequências de aproximadamente 648 pb do gene mitocondrial citocromo C oxidase, subunidade 1 (COI) como ferramenta auxiliar em filogenética e catalogação da biodiversidade. Esses códigos de barras baseados nas sequencias de mtDNA são excelentes ferramentas para identificação de espécies, pois o gene COI está presente em quase todos os organismos eucariotos, além de serem bastantes conservados em diversos genomas e possuem uma diferenciação entre espécies que apresentam um padrão de sequência barcode espécie-específicos (Rubinoff et al,2006).

O DNA mitocondrial cinetoplastida, também chamado de kDNA é encontrado em protozoários, como por exemplo, Trypanosoma cruzi e Leishmania sp (Grimald & Tesh, 1993; Klingbeil & Englund, 2004). E alguns estudos atribuídos ao kDNA visam investigar o processo de evolução gênica, e de que forma essa evolução está influenciando para a ocorrência de uma maior variabilidade genética entre os protozoários. (Simonson et al, 2005).

Outros marcadores genéticos