Genética FCM-UNL [Sebenta] Ana Carlota Dias

Prévia do material em texto

Sebenta 
Genética 
-Actualizada- 
2009-2010 
 
 
 
 
 
 
 
Faculdade de Ciências Médicas, Universidade Nova de Lisboa 
Prefácio 
Esta sebenta foi elaborada por Ana Carlota Dias, no 1º 
semestre do segundo ano do curso de Medicina da FCML no 
ano lectivo 2009/2010 e surgiu da minha necessidade eminente 
de ver a luz ao fundo do túnel nesta área da genética. 
Assim, organizei-a de modo a cobrir todos os temas do 
programa de genética elaborado pelo professor Rueff para o 
ano lectivo 2009/2010. Os poucos temas que não desenvolvi 
foram os que achei totalmente chineses ou repetidos num ou 
noutro ponto do programa. 
Todo o texto desta sebenta foi literalmente copiado, quer da 
sebenta de genética nova que está neste momento em 
circulação, quer dos slides das aulas teóricas do professor e 
ainda de livros e artigos, os quais estão presentes no índice 
bibliográfico. Quero portanto salientar que nada do que aqui 
está escrito é da minha autoria. 
Espero que vos seja útil. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Genética-Programa FCM / UNL Página 1 de 12 
 1 
● GENÉTICA ● 
PROGRAMA DETALHADO 
2009 / 2010 
 
1. INTRODUÇÃO (3 horas). 
1. A Genética como área científica multidisciplinar e em rápida evolução. 
Análise histórica da evolução da Genética. De Miesher a Watson e Crick; de 
Mendel a Morgan. 
2. Genética descritiva e Genética mecanicista. 
Incidência, prevalência e impacto em saúde pública da patologia genética. 
Taxonomia das doenças genéticas e mecanismos de transmissão: 
Monogénicas. 
Poligénicas. 
Multifactoriais. 
Cromossómicas. 
3. Dominância completa e incompleta, codominância, penetrância e expressividade 
de um gene. 
 Pleiotropia. Séries multialélicas. Alelos letais. 
4. A história clínica em Genética e a árvore genealógica. 
 
2. ANATOMIA E FISIOLOGIA DO MATERIAL GENÉTICO (6 horas). 
1. Estrutura do polinucleótido e nucleoproteica. 
DNA e RNA. 
Regiões repetitivas: minisatélites, microsatélites, CNVs 
Histonas e proteínas não-histónicas do nucleossoma. 
Do nucleótido ao cromossoma. 
2. Material genético, ciclo celular e ciclo biológico. 
Fases G1, S, G2 e M do ciclo celular. 
Noção de ponto de restrição. 
Genética-Programa FCM / UNL Página 2 de 12 
 2 
G1/G0 quiescência. 
Controlo da proliferação celular e cascatas de transdução de sinal. 
Fase S e replicação semi-conservativa e semi-descontínua do DNA. 
RNA iniciador e fragmentos de Okasaky. 
Proteínas estabilizadoras da cadeia simples, helicases e topoisomerases 1 e 2. 
O problema do fim da replicação: telomerase. 
Fase M. 
Condensação de cromatina. 
Fuso acromático e proteínas contrácteis do citoplasma. 
Mitose. 
Recombinação mitótica e troca de cromátides irmãs (SCEs). 
O ciclo biológico e a redução meiótica da ploidia. 
Meiose. 
Quiasmata e crossing-over. 
Conversão e complementação génica. 
 
3. Genes e expressão do material genético 
Transcrição. 
RNA polimerases I, II e III. 
Locais de iniciação. 
Elementos cis e elementos trans. 
Locais de ligação TATA, GC, CAAT e factores de transcrição. 
Formação do cap e poli-adenilação. 
Intrões e exões. 
snRNAs, spliceossoma e splicing dos RNAs. Splicing alternativo. 
Edição do RNA. 
RNAs não codificantes (ncRNA): 
microRNAs e o mecanismo de interferência de RNA. Ligação aos 3’UTR 
Rede de regulação mediada pelos ncRNAs. 
Genética-Programa FCM / UNL Página 3 de 12 
 3 
Código genético. 
Degenerescência do código genético. 
A quase universalidade do código genético. 
Código genético mitocondrial. 
 
Tradução. 
Estrutura dos ribossomas, RNAs e proteínas ribossomais 
Activação dos aminoácidos. 
Amino-acil-tRNA sintetases. 
Iniciação. 
Elongação. 
Peptidil-transferase e translocação. 
Terminação. 
Péptido sinal e topogénese. 
Regiões não traduzidas 5’UTR e 3’UTR. 
 
4. Regulação da expressão genética. 
Níveis de regulação da expressão genética: 
Regulação transcripcional 
Regulação no processamento de mRNA e modificações pós-transcripcionais. 
Factores de transcrição, promotores, enhancers e silencers. 
Regulação pós-transcrição. 
Regulação e organização da cromatina. 
 
5. Genética de Populações 
A uniformidade e a disjunção mendelianas dos caracteres. 
Dominância e recessividade. 
Conceito de locus e de alelo. 
Heterogeneidade genética e alélica. 
Genética-Programa FCM / UNL Página 4 de 12 
 4 
A segregação mendeliana dos caracteres 
Recombinação por crossing-over e o fenómeno de linkage. 
Transmissão matrilinear do DNA mitocondrial. 
Genética formal. 
Frequência génica, frequência genotípica. 
Equilíbrio de Hardy-Weinberg. 
Bialelia e poli-alelia. 
Polimorfismos. 
Isolados genéticos. 
Panmixia e endogamia. 
Efeito fundador. 
Conceito de bottleneck. Expansão e migração. 
Migrações populacionais de alelos. 
Desequilíbrio de linkage e sua variação a nível populacional. 
HapMap e blocos haplotípicos 
Deriva genética. 
Fitness e distribuição geográfica. 
Incidência e prevalência de doenças genéticas e fitness. 
 
3. DIVERSIDADE E PATOLOGIA (6 horas). 
1. Mecanismos e consequências de mutação 
Mecanismos de mutação e classificação de mutações. 
Classificação das mutações: 
Mutações pontuais, delecções, inserções, duplicações, expansão de 
tripletos. Conceito de pré-mutação (expansões instáveis de tripletos). 
Mecanismos de mutação. 
Tautomeria de bases. 
Erros de proof reading e emparelhamentos errados. 
Deslizamento da DNA polimerase em regiões repetitivas. 
Genética-Programa FCM / UNL Página 5 de 12 
 5 
Desaminação espontânea da 5-metil citosina e hipermutabilidade das regiões 
CpG. 
Mutações induzidas por mutagéneos físicos e químicos. 
Radiação ionizante e UV. 
Agentes químicos intercalantes e análogos de bases. 
Agentes químicos alquilantes e arilantes. Aductos de DNA. 
Metabolização de pré-mutagéneos (Metabolismo de fase 1 e de fase 2). 
A super família génica dos citocromos P450 (genes CYP). 
Inducibilidade e susceptibilidade a cancro. 
 Significado e consequências de mutações. 
Em regiões extra-génicas: anónimas (SNPs, VNTR e STR). 
Em regiões codificantes. 
Silenciosas, missense, nonsense, frameshift, de splicing. 
Em regiões reguladoras. 
Consequências patológicas em cada tipo de mutação. 
Tipos de mutação mais frequentes em patologia humana. 
Impacto em patologia genética da taxa de neo-mutação humana. 
 
2. Mecanismos protectores da fidelidade informativa. 
Sistemas enzimáticos de reparação do DNA. 
Reparação pré-replicativa pelas DNA-polimerases. 
Reparação pós-replicativa por recombinação. 
Reparação por excisão 
Glicosilases e endonucleases de locais apurínicos. 
NER, BER, MMR. NHEJ 
Síndromes de défice de reparação e fragilidade cromossómica. 
Anemia de Fanconi. 
Ataxia-telangiectasia. 
Síndrome de Lynch e défice de reparação de emparelhamentos erróneos MMR 
Genética-Programa FCM / UNL Página 6 de 12 
 6 
Xeroderma pigmentosum. 
Síndrome de Cockayne. 
Trico-tiodistrofia. 
 Síndrome de Bloom e o défice de DNA-ligase. 
 
4. DA DIVERSIDADE À PATOLOGIA - EXPRESSÃO CLÍNICA E MECANISMOS DE 
DOENÇA GENÉTICA (8 horas). 
1. Patologia genética monogénica. 
Fibrose quística. 
O gene CFTR, transporte trans-membranar de cloreto e a clínica da fibrose 
quística. 
A mutação ∆F508 e as outras mutações do gene CFTR. Heterozigotos 
compostos. 
A migração e expansão europeia de alelos mutantes de CFTR. 
Classificação das mutações no gene CFTR. Do laboratório à clínica. 
 Glucosuria renal. Mutação no gene SLC5A2. Mutações privativas 
 Síndrome de Antley-Bixler. Mutação no gene POR. 
Hemoglobinopatias. 
Hemoglobina Lepore e crossing-over desigual. 
Talassémias-delecção, repressão da transcrição ou tradução e anomalias de 
splicing. 
Drepanocitose e haplotipos de restrição. 
Origem e distribuição das mutações nas hemoglobinopatias e genética de 
populações. 
Quadro clínico das hemoglobinopatias. 
 
2. Patologia genéticamonogénica autossómica dominante. 
Análise de mecanismos de expressão clínica autossómica dominante. 
Alterações nos colagéneos. 
Osteogénese imperfeita e síndrome de Elhers-Danlos dominante. 
Genética-Programa FCM / UNL Página 7 de 12 
 7 
A mutação da transtirretina e polineuropatia amiloidótica familiar (PAF). 
O síndrome de Marfan e a fibrilhina. 
Coreia de Huntington. 
Neurofibromatose de von Recklinghausen. 
A cardio-miopatia hipertrófica familiar e heterogeneidade de locus e alélica. 
Doença poliquística renal. 
 
3. Genopatias metabólicas. 
Doenças lisossomais - mucopolissacaridoses e esfingolipidoses. 
A doença de Tay-Sachs e a endogamia. 
Síndromes de Hurler, Hunter e I cell disease - análise dos mecanismos 
etiopatogénicos. 
Terapia génica nas doenças de Fabry, de Gaucher e no síndrome de Hurler. 
As vias metabólicas da fenilalanina e tirosina - fenilcetonúria, alcaptonúria e 
albinismo. 
Deficiência de alfa-1-antitripsina. 
As hiper-lipoproteinémias familiares - análise dos défices de receptores de LDL. 
Doenças peroxissomais: 
Síndrome de Zellweger. 
Adrenoleucodistrofia. 
Doença de Refsum - da mutação pontual ao défice de sinais de topogénese. 
 
4. Mosaicismo da expressão ligada ao cromossoma X. 
Mecanismos de inactivação do cromossoma X. 
Hemofília e síndrome de Lesh-Nyan. 
A distrofina e a distrofia muscular de Duchenne. 
 Deficiência em glucose-6-fosfato desidrogenase. 
5. Hereditariedade não convencional. 
Dissomias uniparentais. 
Genética-Programa FCM / UNL Página 8 de 12 
 8 
Imprinting genómico: síndromes de Prader-Willi e de Angelman. 
Expansão de tripletos como mecanismo de doença e síndromes de expansão de 
tripletos. 
X-frágil. 
Coreia de Huntington e outras doenças de poliglutamina. 
Ataxia de Friedreich 
Distrofia miotónica. 
 Doença de Machado-Joseph. 
 
6. Patologia citogenética. 
Citogenética clínica. 
Polimorfismos e abortamentos de repetição. 
Metodologias de bandeamento. 
Aneuploidias de expressão fenotípica patológica - as trissomias 13, 18 e 21. 
 Delecções e microdelecções. 
Síndrome do grito do gato e variabilidade das extensões de delecção de 5p. 
Síndrome de DiGeorge. 
Microdelecção do cromossoma Y e infertilidade. 
Delecções em 1p e 19q em oligodendrogliomas, significado prognóstico e 
terapêutico. 
Síndromes de genes contíguos (DiGeorge, Smith-Magenis, Williams). 
Translocações equilibradas, transmissão e cálculo de risco. 
Inversões pericêntricas e paracêntricas. 
Cromossomas em anel e isocromossomas. 
Outras anomalias estruturais (dicêntricos, fragmentos acêntricos, entre outros). 
Mosaicismo citogenético. 
Fragilidade cromossómica e mapa de locais frágeis. 
Da clínica à citogenética e à análise molecular do síndrome do X frágil. 
 
Genética-Programa FCM / UNL Página 9 de 12 
 9 
 
7. Patologia multifactorial. 
Situações multifactoriais. 
Identificação de genes de susceptibilidade em doenças multifactoriais. 
Estudos de associação de caso-controlo e estudos familiares. 
Marcadores anónimos e desequilíbrio de linkage. 
 
5. A GENÉTICA DO CANCRO (3 horas). 
1. Mutação somática e cancro. 
Oncogenes e genes supressores de tumores. 
O carácter multifásico e multifactorial da cancerigénese. Hipóteses genética e 
epigenética. 
Oncogene addiction. Passenger and Driver mutations. 
Leucemia mielóide crónica e tirosina-quinases. Receptores de transporte e 
resistência à terapêutica. 
 
2. Síndromes de cancro familiar. 
Mutações nos genes BRCA1 e BRCA2 no cancro da mama familiar. 
Mutação no gene RB e retinoblastoma hereditário por perda de heterozigotia (LOH). 
A polipose adenomatosa familiar (FAP) e o síndrome de Lynch (HNPCC). 
P53 e síndrome de Li-Fraumeni. 
Haploinsuficiência e dominância negativa (p53). 
MEN1 e MEN2 (multiple endocrine neoplasia type 1 and type 2). 
Alterações cromossómicas e cancro 
Delecção no cromossoma 11 e tumor de Wilms. 
Delecção no cromossoma 13 e retinoblastoma. 
Citogenética de células neoplásicas. 
A actividade enzimática da telomerase e o estudo de neoplasias. 
 
Genética-Programa FCM / UNL Página 10 de 12 
 10 
6. A GENÉTICA MOLECULAR HUMANA - ÁREAS DE INTERVENÇÃO (6 horas). 
1. Testes genéticos predictivos. 
Diagnóstico pré-implantatório. 
Diagnóstico pré-natal. 
Diagnóstico pré-sintomático. 
Aconselhamento genético, avaliação de risco e prevenção da recorrência. 
 
2. Rastreios e diagnóstico precoce (fenilcetonuria e hipotiróidismo). 
3. A Medicina Molecular. 
A farmacogenómica e a oncogenómica. 
A identificação de novos alvos terapêuticos. 
A engenharia de tecidos e a regeneração celular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lisboa, 28 de Setembro de 2009 
 
 
 
O regente, 
 
 
 
 
 José Rueff 
 (Prof. Catedrático) 
Genética-Programa FCM / UNL Página 11 de 12 
 11 
 
GENÉTICA 
 
Ano lectivo 2009 - 2010 
 
● Livros sugeridos ● 
 
 
 
 
 
Principais livros de estudo: 
 
“Vogel and Motulsky's Human Genetics. Problems and Approaches” 
Speicher, Michael; Antonarakis, Stylianos E.; Motulsky, Arno G. (Eds.) 
Springer Verlag, 4th ed., 2010. 
 
Strachan T. and Read A.P. “Human Molecular Genetics”, 
3rd edition. Garland Science, Taylor & Francis Group, 2004. 
 
Livros de estudo adicionais: 
Gardner, R.J.M. e Sutherland, G.R. “Chromosome Abnormalities and Genetic 
Counselling”, 3rd edition. Oxford University Press, 2003. 
 
Nussbaum R.L., McInnes R.R. e Willard H.F. “Thompson & Thompson Genetics in 
Medicine”, 7th edition. Saunders, 2007. 
 
Korf, B.R. “Human Genetics and Genomics”, 3rd edition. Blackwell, 2007. 
 
Jorde L.B., Carey J.C., Bamshad M.J. e White R.L. “Medical Genetics” 3rd edition. 
Mosby, 2005. 
 
Lewis R. “Human Genetics: Concepts and Applications”. 8th edition. McGraw-Hill 
Higher Education. 2008. 
 
Turnpenny, P. e Ellard S. “Emery's Elements of Medical Genetics”. 13th edition. 
Churchill Livingstone, 2007. 
 
Passarge E. “Color Atlas of Genetics”. 3rd edition. Thieme Medical Publishers, 2007. 
Genética-Programa FCM / UNL Página 12 de 12 
 12 
 
Regateiro F.J. “Manual de Genética Médica”. Imprensa da Universidade, Coimbra, 2003. 
 
 
Livros para consulta: 
Emery, A. and Rimoin, D. “Principles and Practice of Medical Genetics" - 3 vols. 5th 
edition. Churchill Livingstone, 2007. (principalmente o 1º volume) 
 
Trent R. “Molecular Medicine" 3rd edition. Academic Press, 2005. 
 
“Encyclopedia of the Human Genome” 5 vols. John Wiley & Sons, Ltd. 2003. 
 
“The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease”. 3 vols. Edited by Scriver, 
C. R., Beaudet, A. L., Sly, W. S., Valle, D., Childs, B., Kinzler, K. W., and Vogelstein, B., 
eds., 8th ed., McGraw-Hill, New-York, 2001 
 
Watson, J.D. “A Passion for DNA; Genes, Genomes, and Society.” Cold Spring Harbor 
Laboratory Press, 2000. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sebenta de Genética 
FCML 
 1
INTRODUÇÃO 
1. A Genética como área multidisciplinar e em rápida evolução_____ 
 
 Análise histórica da evolução da Genética. De Miesher a Watson e Crick; de 
Mendel a Morgan 
 
Séc. XIX 
- Leis de Mendel 
- Descoberta do DNA: Friedrich Miescher 
 
Séc. XX – Século do gene 
- Re-descoberta das leis de Mendel 
- Baptismo da Genética (Bateson, 1906) 
- Erros inatos de metabolismo (Garrod, 1909)* 
- DNA transformante (Avery, McLeod, 1994) 
- Complementaridade de bases (Erwin Chargaff) 
- Estrutura do DNA (Watson e Crick) 
- Citogenética e citogenética médica (tjio e Levan; Lejeune) 
- Lysenko (1887-1943) – contraria as leis de Mendel. 
- Thomas Hunt Morgan (1933)- prémio nobel por provar que os cromossomas são portadores 
de genes 
- Avery e MacLeod (1944) – descobriram que o DNA determina as características genéticas. 
- Chargaff e Francis Crick – complementaridade de bases de DNA. 
- Wayson e Crick (e também, Rosalind Franklin) – estrutura do DNA em dupla hélice. 
 
Séc. XXI- Século do genoma- Mapeamento génico 
- Sequenciação de DNA 
- Programa do Genoma Humano 
- Genómica, trascriptómicas, proteómica, metabolómica, interactómica. 
 Prémio Nobel 2009 – Telómeros (ver pág. #) 
 
2. Genética descritivia e mecanicista____________________________ 
A genética descritiva é a genética da observação dos fenómenos. Regista e descreve as 
características fenotípicas de indivíduos e populações. É morfológica e responde à questão 
“como é” determinado indivíduo em relação a uma dada característica. Utiliza a elaboração 
de árvores genealógicas. A genética mecanicista com base no genoma, explica as alterações 
Sebenta de Genética 
FCML 
 2
genotípicas. É fisiológica e responde à questão “como funciona”. Tem primeiro conhecimento 
do gene e só depois da sua expressão e efeito. A genética mecanicista corresponde à 
genética experimental, que recorre à criação de modelos e ao uso de animais transgénicos, 
nos quais, através da fertilização in vitro, se introduz DNA alterado (humano ou de outra 
espécie), obtendo-se, desta forma, um exemplar vivo de determinada alteração, que pode ser 
manipulado. 
 
 Incidência, prevalência e impacto em saúde pública da patologia genética 
 
 
 
 Taxonomia das doenças genéticas e mecanismos de transmissão: 
 
- Monogénicas- doenças que resultam de mutações em apenas um gene 
 
- Poligénicas- doenças que resultam da acção combinada de alelos de mais de um gene. 
 
- Multifactoriais- doenças em que uma parte pertence aos genes que conferem determinada 
susceptibilidade (predisposição) genética mas apresentam, igualmente, uma parte ambiental, 
sem a qual a doença não se expressa. 
 
- Cromossómicas- doenças causadas pela alteração da estrutura/número dos cromossomas. 
 
3. Algumas definições_____________________________________________ 
 
Penetrância- trata-se de um fenómeno de tudo-ou-nada e aplica-se à probabiliade de um 
gene se expressar ou não, isto é, de ter ou não expressão fenotípica. Quando a frequência 
de um fenótipo é inferior a 100%, ou seja, quando alguns indivíduos que têm o genótipo não 
o expressam, diz-se que o gene exibe uma penetrância incompleta. Em termos estatísticos, é 
a percentagem dos indivíduos com um determinado genótipo que são, de facto, afectados. 
 
Sebenta de Genética 
FCML 
 3
Expressividade de um gene- corresponde ao modo de expressão do alelo, que pode ser 
uniforme (ocorre quando um alelo expressa sempre um único tipo de fenótipo, de fácil 
reconhecimento) ou variável (quando a expressão do alelo resulta no aparecimento de vários 
padrões de fenótipos ou vários graus de expressão). 
 
Dominância completa- neste caso um alelo é capaz de suprimir a manifestação do outro 
quando em heterozigotia prevalecendo no fenótipo. 
 
Dominância incompleta situações em que o fenótipo dos indivíduos heterozigósticos é 
intermediário, em termos quantitativos, entre os fenótipos dos dois homozigóticos. Ocorre em 
indivíduos heterozigóticos que apresentam fenótipos intermédios entre os seus progenitores 
de linhagens puras, isto acontece porque uma única copia do gene funcional não ser 
suficiente para assegurar o fenótipo, em outras palavras a expressão gênica de um único 
gene não é suficiente para produzir uma quantidade mínima de enzima, por exemplo. 
 
 
 
 
 
Codominância- ocorre quando ambos os alelos de um gene se expressam integralmente no 
fenótipo do heterozigoto. Ex: grupos sanguineos AB0 
 
Hemizigotia- presença de um único alelo no genoma, condição que se verifica, normalmente, 
para a grande maioria dos loci do cromossoma X, nos indivíduos do sexo masculino. 
Corresponde também a condições anormais (ex. numa delecção), em que em vez de um 
genótipo diplóide, se encontra uma única cópia de um alelo. 
 
Pleiotropia- no pleitropismo, a mutação de um único gene tem reflexos na expressão de 
vários fenótipos, pelo facto de uma única proteína actuar em diversos orgãos do corpo 
humano. Um exemplo do efeito pleiotrópico observa-se na neurofibromatose tipo I (ver página 
140). O reconhecimento do pleiotropismo pode permitir que, a partir de uma manifestação, 
ainda que minor, pertencente ao espectro de efeitos conhecidos de uma mutação, seja 
possível a identificação de um portador dessa mutação ou se suspeite de anomalias internas 
graves que exijam intervenção médica. 
 
Alelos letais- alelos cuja manifestação fenotípica corresponde à morte do indivíduo, seja na 
fase pré-natal ou pós-natal. Os alelos letais dominantes surgem de mutações de um alelo 
Fig.1: dominancia incompleta 
Sebenta de Genética 
FCML 
 4
normal. Os alelos letais recessivos só resultam na morte do indivíduo quando em 
homozigotia. 
 
Séries multialélicas= alelos múltiplos. Mais do que dois alelos por gene. 
 
4. História clínica em genética e a arvore genealógica_____________ 
 
 
 
Fig. 2: Símbolos utilizados na árvore genealógica 
 
ANATOMIA E FISIOLOGIA DO MATERIAL GENÉTICO 
 
1. Estrutura do polinucleótido e nucleoproteica___________________ 
 
 DNA e RNA 
 
DNA: Os cromossomas presentes no núcleo de cada célula, têm como constituinte principal, 
uma complexa molécula de peso molecular muito elevado, o ácido desoxirribonucleico – 
DNA. Este constitui o suporte material dos caracteres hereditários. Na estrutura da molécula 
estão efectivamente inscritas, segundo um código particular, todas as informações que 
definem um ser vivo. O DNA encontra-se essencialmente no núcleo e nas mitocôndrias. É 
uma macromolécula polimérica linear, formada pela polimerização de unidades elementares – 
os nucleótidos. Cada nucleótido é formado através da ligação covalente de três moléculas: 
 
 uma pentose, a 2’- desoxirribose; 
 uma base orgânica contendo azoto 
 um grupo fosfato (ácido fosfórico - H2PO3) 
 
As bases azotadas são de dois tipos: purinas e pirimidinas. As purinas são compostas por 
uma estrutura em anel duplo - adenina (A) e guanina (G). As pirimidinas- citosina (C) e timina 
(T) são constituídas apenas por um anel. 
 
DNA monocatenário: os nucleótidos são polimerizados em longas cadeias polinucleotídicas 
lineares através de ligações fosfodiéster 5´- 3´. Estas ligações efectuam-se entre o grupo 
fosfato do carbono-5´ da pentose de um dos nucleótidos e o grupo hidroxilo livre do carbono 
3´ da pentose do nucleótido que o precede na cadeia polinucleotídica formando a estrutura 
primária do DNA – DNA monocatenário. 
Sebenta de Genética 
FCML 
 5
 
DNA bicatenário: embora certas formas de DNA celular possam existir sob a forma de 
estruturas de cadeia simples, a estrutura de DNA mais generalizada é a dupla hélice do 
modelo introduzido por Watson & Crick segundo o qual, o DNA é constituído pela reunião 
(por pontes de hidrogénio) de duas longas cadeias polinucleotídicas (anti-paralelas), cuja 
estrutura helicoidal se assemelha a uma escada em espiral orientada para a direita. Esta 
estrutura secundária do DNA, sob a forma de dupla hélice, é designada por DNA bicatenário. 
 
Topologicamente, o DNA pode existir na forma relaxada (relaxed DNA) ou na forma 
“superenrolada” (supercoiled DNA). O DNA pode assumir várias conformações e pode haver 
interconversão de formas: 
 A – enrolado para a direita (+ longo e curto que B) 
 B - enrolado para a direita (forma predominante. Modelo de Watson & Crick) 
 Z – enrolado para a esquerda (+ delgada e alongada que A e B); rico em G e C, que 
podem formar zonas de regulação associadas a zonas de silenciamento. As bases 
azotadas estão voltadas para o exterior. São pouco frequentes. 
DNA Mitocondrial: ver página 35. 
 
RNA: o RNA – ácido ribonucleico – é um polímero linear de nucleótidos de purina e pirimidina, 
unidos por ligações fosfodiéster 5'-3’ com uma estrutura semelhante à do DNA 
monocatenário, sendo a principal diferença entre eles a pentose constituinte dos nucleótidos, 
que no DNA é a 2’-desoxirribose e no RNA a ribose. Os ribonucleótidos presentes são de 
adenina (A), citosina (C) e guanina (G), tal como no DNA, no entanto, no RNA, a timina ésubstituída pelo Uracilo (U). Tendo em conta que a molécula de RNA é complementar apenas 
de uma das cadeias de DNA, a soma das bases púricas não é necessariamente igual à soma 
das bases pirimídicas. Qualquer que seja o tipo ou função que desempenham, os RNA são 
sempre sintetizados por cópia de fragmentos específicos bem delimitados do DNA que 
constitui o genoma de cada espécie, obedecendo a sua síntese ao princípio da 
complementaridade de bases, através de um processo de transcrição. Neste processo, a 
sequência de bases de uma das cadeias de DNA (template strand) é enzimaticamente 
copiada sob a forma de uma cadeia simples, pelo que esta resulta semelhante à outra cadeia 
de DNA (coding strand). 
 
RNA mensageiro (mRNA): o mRNA transporta a informação necessária à síntese das 
proteínas, do núcleo ao local de síntese, isto é, aos ribossomas (livres no citoplasma, nas 
mitocôndrias, associados ao retículo endoplasmático). O mRNA é sintetizado no núcleo 
(podendo também ser sintetizado nas mitocôndrias a partir do DNA mitocondrial), durante o 
Sebenta de Genética 
FCML 
 6
processo de transcrição. O mRNA eucariótico é sempre monocistrónico, ou seja, contém 
informação para uma única cadeia polipeptídica. Depois de ser transcrito e de sofrer o 
processo de maturação, o mRNA passa aos ribossomas onde actua como molde indicador da 
sequência de aminoácidos de uma cadeia polipeptídica a sintetizar. Tripletos de nucleótidos, 
ao longo da cadeia de mRNA, os codões, determinam, no processo de tradução, de um modo 
específico, a sequência de aminoácidos do polipéptido. Portanto, a cada 3 bases do mRNA 
corresponde um aminoácido da proteína. A esta correspondência foi atribuído a designação 
de código genético. 
RNA ribossómico (rRNA): o rRNA constitui a maior parte do RNA celular, formando até 80% 
do RNA total da célula. Nele está contido a informação para a formação das duas 
subunidades dos ribossomas. Os ribossomas são organelos citoplasmáticos resultantes da 
associação do rRNA com proteínas (complexos ribonucleiproteicos) e cuja função principal é 
a síntese proteica a partir do mRNA. 
 
RNA transferência (tRNA): O tRNA pode constituir até 15% do RNA total da célula. As suas 
moléculas, relativamente pequenas, funcionam como transportadores de aminoácidos e 
interagem especificamente com o rRNA e mRNA no processo de tradução. A sua função é, 
primeiramente, activar os aminoácidos de forma a que o estabelecimento da ligação peptídica 
seja energeticamente favorável. Seguidamente, o aminoácido é transferido para o 
polirribossoma, onde é incorporado no polipéptido que está a ser sintetizado. A segunda 
função do tRNA é o reconhecimento dos codões de mRNA, através do seu próprio anticodão, 
que é complementar ao codão do mRNA correspondente ao aminoácido que transporta, por 
forma a que este último seja incorporado correctamente. Há, portanto, pelo menos uma 
molécula de tRNA para cada aminoácido, podendo contudo, haver mais (tRNAs específicos 
para o mesmo aminoácido designam-se de isoaceitadores). A molécula de tRNA consiste 
numa cadeia polinucleotídica formada por 65 a 110 mononucleótidos e caracteriza-se por 
conter, além das bases comuns, uma proporção relativamente elevada (que pode atingir 10% 
do total) de bases azotadas modificadas (bases que sofreram metilação ou dimetilação) e 
ainda timina, constituinte normal do DNA, mas que não aparece em nenhuma outra espécie 
de RNA. A metilação também diminui o carácter hidrofóbico de algumas regiões de tRNA, o 
que pode ser relevante na interacção com sintetases e proteínas ribossomais. O tRNA 
apresenta a extremidade 5' fosforilada. A extremidade 3' é constituída por uma sequência de 
bases característica-CCA (é ao grupo 3'-OH do resíduo de adenina que se liga um 
aminoácido específico através de uma ligação éster com o grupo carboxilo). Embora cada 
tRNA difira dos outros na sua estrutura primária, a estrutura secundária e terciária de todos 
eles é muito semelhante, possuindo uma conformação característica em "folha de trevo" 
Sebenta de Genética 
FCML 
 7
quando observada bidimensionalmente, devido à existência de uma extensa 
complementaridade dentro da cadeia polinucleotídica. Deste modo, coexistem regiões onde 
as bases emparelham de forma idêntica ao que se passa na cadeia dupla do DNA - regiões 
complementares denominadas braços (stems) e zonas onde as bases não são 
complementares, constituindo ansas (loops). Cada tRNA possui na sua molécula dois sítios 
dotados de especificidade, que são a extremidade 3'-OH, que se liga ao aminoácido e um 
tripleto – anticodão – que se localiza no braço que ocupa a posição diametralmente oposta e 
que irá reconhecer o codão correspondente no mRNA, por complementaridade de bases. 
Para além do braço aceitador (transportador de a.a.) e do braço anticodão, distingue-se, 
ainda, um braço D (caracterizado pela presença da base dihidro-uridina) e um braço TC 
(que possui a sequência T, pseudouridina, C). Os tRNA são transcritos sob a forma de 
grandes moléculas precursoras, frequentemente contendo a sequência para a síntese de 
mais do que um tRNA, sendo seguidamente sujeitos a um processamento nucleolítico 
catalisado por uma classe específica de ribonucleases, após o que adquirem dimensões mais 
reduzidas. Para além disto, as moléculas de tRNA precursoras contêm um intrão contendo 10 
a 40 nucleótidos próximo da região correspondente ao braço anticodão, pelo que o 
processamento inclui também a clivagem dos intrões e o splicing adequado da região do 
anticodão, de forma a originar uma molécula funcional. O sistema enzimático responsável 
pelo processamento nucleolítico tem aparentemente a capacidade de reconhecer não 
somente a estrutura primária do tRNA mas também a sua conformação espacial, pelo que só 
as moléculas que possuam uma estrutura funcionalmente competente serão processadas. A 
modificação posterior das moléculas de tRNA inclui a alquilação de certos resíduos 
nucleotídicos, bem como a incorporação do tripleto de CCA característico da extremidade 3’. 
Esta última modificação é realizada já no citoplasma e ocorre regularmente, visto que a 
degradação das extremidades moleculares ocorre no citoplasma a uma muito maior 
velocidade do que a da própria molécula. 
 
 
Sebenta de Genética 
FCML 
 8
 Regiões repetitivas: minisatélites, microsatélites, CNVs 
 
 DNA satélite: zonas repetidas bastante grandes (sequências de 100Kb a vários Mb) 
que constituem a heterocromatina e os centrómeros. As regiões extra podem levar a 
situação de patologia. 
 
 Minisatélites: o conjunto global que ocupam no genoma é mais pequeno que o DNA 
satélite. Importantes para a identificação de aprótipos. Os minisatélites constituem os 
telómeros e várias regiões cromossómicas. 
 
 Microssatélites: constituídas por repetições monótonas (2 ou 3 bases); repetições 
frequentes de Cs e As. Numa família podemos saber quem possui determinados 
microsatélites através da análise de linkage. 
 
 CNVs: copy-number variant. Os CNVs podem ocorrer por: repetições multialelicas; 
arranjo complexo; inversão; duplicação. A Variação média de CNVs é entre 12 a 14% 
(a variação não é muito elevada, não sendo variantes do genoma muito polimórficos 
na população). Os CNVs representam cerca de 17,0% da variação total da expressão 
génica (sendo que os restantes 83% se devem aos SNPs-single nucleotide 
polimorfism). A sequenciação não identifica CNV. 
 
 Histonas e proteínas não-histónicas do nucleossoma 
Histonas: as histonas constituem uma família de proteínas básicas e heterogénias, que 
participam, juntamente com o DNA, na formação dos nucleossomas – a unidade estrutural 
básica da cromatina. Há 5 tipos principais de histonas designadas H1, H2A, H2B, H3 e H4, 
diferindo principalmente pelo seu teor em arginina e lisina. 
 
 Histona H1 - é a que apresenta ligações mais fracas à cromatina, sendo facilmente 
removida com uma solução salina, após o que a cromatina se torna solúvel. Apresentaum peso molecular duas vezes superior ao das outras histonas e caracteriza-se pelo seu 
elevado conteúdo em aminoácidos básicos, particularmente lisina. É responsável pela 
integridade e adesão dos diferentes nucleossomas. 
 
 Histonas Nucleossómicas - H2A, H2B, H3 e H4 - estas proteínas possuem uma estrutura 
muito semelhante, que permaneceu constante entre as espécies ao longo da evolução. 
São particularmente ricas em arginina (H3 e H4) e em lisina (H2A e H2B) São 
responsáveis pela constituição dos nucleossomas e cada uma delas participa com duas 
Sebenta de Genética 
FCML 
 9
subunidades, agrupando-se num octâmero e formando o chamado core proteico do 
nucleossoma ou complexo histónico. Em volta deste enrola-se a dupla hélice de DNA, 
descrevendo uma volta e ¾. Apresentam uma extremidade básica que permite a ligação 
ao DNA e uma extremidade hidrofóbica que permite a associação entre elas. 
 
 
Fig. 3: nucleossoma e distribuição das histonas 
 
Proteínas ácidas ou não histónicas (NHP) 
As proteínas não histónicas constituem uma família muito heterogénia com elevada 
especificidade tecidular, que podem ser agrupadas em dois grupos distintos: 
 
 Proteínas constitutivas – a actina, essencial para o mecanismo de formação do fuso 
acromático na metafase; moléculas proteicas reguladoras, sensíveis à acção de 
hormonas; proteínas constituintes da arquitectura do próprio núcleo. 
 
 Enzimas – todas as enzimas necessárias aos processos de replicação, transcrição, 
reparação e maturação do mRNA. 
 
Proteínas HMG (high motility group proteins): Grupo de proteínas não histónicas cujo nome 
deriva do facto de estas migrarem mais rapidamente em electroforese em gel uma vez que 
são muito pequenas e apresentam uma elevada densidade de cargas. Estas proteínas são 
uns dos elementos que promovem a transição da cromatina da forma compacta para a forma 
descondensada, transcricionalmente activa, pois interagem preferencialmente com a 
cromatina na forma de fibra de 10nm. 
 
 Do nucleótido ao cromossoma 
 
Níveis de organização estrutural do DNA: a interacção das histonas com o DNA resulta, como 
já falámos, numa estrutura denominada nucleossoma. Os nucleossomas encontram-se 
ligados entre si por DNA linker. Cada nucleossoma é uma estrutura discóide, constituída por 
um núcleo central histónico (um octâmero formado por duas histonas de cada um dos tipos 
Sebenta de Genética 
FCML 
 10
H3, H4, H2A e H2B) com cerca de 10 nm de diâmetro, em torno do qual o DNA se dispõe em 
super-hélice, em duas voltas orientadas para a esquerda, estabilizadas pela histona H1. A 
organização do DNA em polinucleossomas parece ser mediada por uma proteína não 
histónica polianiónica, a nucleoplasmina. Esta proteína não tem a capacidade de se ligar ao 
DNA nem à cromatina, mas estabelece uma interacção reversível com as histonas, de modo 
que a interacção destas com o DNA se torna muito mais específica, sendo libertada da 
estrutura logo após a formação do nucleossoma. Embora os nucleossomas se encontrem 
periodicamente posicionados ao longo da estrutura polinucleossomal, a sua distribuição não 
é aleatória com respeito à sequência de bases com que interagem. Com efeito, os 
nucleossomas parecem exibir preferência para certas sequências de DNA, fenómeno que é 
designado de phasing. Este parece estar relacionado com a flexibilidade relativa dos vários 
tipos de sequência e com a consequente maior ou menor facilidade de acomodação do DNA 
em torno das histonas. Como as sequências ricas em A-T são mais fáceis de comprimir do 
que as ricas em C-G, cada octâmero de histonas tende a posicionar-se de modo a maximizar 
a interacção com sequências ricas em A-T. Uma outra característica dos nucleossomas é a 
sua mobilidade. A maioria dos nucleossomas tem a capacidade de se posicionar mais a 
montante ou mais a jusante numa distância de 10 bp, o que facilita o acesso das DNA 
polimerases e outras enzimas a essas sequências. 
Nos nucleossomas, o DNA é condensado para cerca de 1/10 do seu comprimento aparente, 
dando origem à chamada fibra de 10nm, correspondente ao diâmetro do nucleossoma. Neste 
nível, o DNA e as histonas constituem o nucleofilamento. 
Estes nucleofilamentos vão ainda ser compactados em estruturas helicoidais de cromatina, 
designadas de solenóides (ver figura 4), que ao microscópio electrónico aparecem como 
fibras grossas de 34 nm de diâmetro, obtendo-se um encurtamento de 50%. Esta fibra, 
designada por fibra de 30 nm, parece ser a unidade fundamental da cromatina. Cada volta do 
solenóide contém cerca de 6 nucleossomas. 
 
Fig. 4: Estrutura do Solenóide 
Sebenta de Genética 
FCML 
 11
A histona H1 parece desempenhar um papel importante na compactação da fibra de 30 nm, 
na medida em que têm a capacidade de se ligar cooperativamente entre si, aproximando os 
nucleossomas uns dos outros. As fibras de 30 nm formam-se selectivamente em regiões 
específicas do DNA, caracterizadas pela ausência de ligação a NHP específicas de 
determinadas sequências. Pensa-se que a presença destas proteínas está relacionada com o 
estado transcripcional das regiões envolvidas. Os niveis de organização desde a estrutura em 
solenóide ao cromossoma em metafase ainda não estão totalmente compreendidos 
considerando-se porém a existência um estado de maior compactação, que corresponde ao 
super-solenóide, cujas fibras apresentam um diâmetro de 200 nm. 
 
Eucromatina: ou cromatina activa, encontra-se descondensada e corresponde às regiões do 
genoma transcricionalmente activas. Contém normalmente uma maior densidade de regiões 
codificantes e é a primeira a ser a replicada na fase S. 
 
Heterocromatina: ou cromatina inactiva constitui cerca de 80% do DNA nuclear e apresenta-
se condensada, sendo bem visível no núcleo em interfase, onde se evidencia como regiões 
densas e fortemente coradas, os cromómeros. 
- Heterocromatina facultativa: corresponde à eucromatina, em condição inactiva para 
a transcrição (ex. cromossoma X sujeito à lionização) 
- Heterocromatina constitutiva: encontra-se junto dos centrómeros de todos os 
cromossomas, no braço longo do cromossoma Y e nos satélites dos cromossomas 
acrocêntricos. Corresponde ao DNA satélite. 
 
Territórios cromossómicos no núcleo: 
- Os cromossomas ocupam no núcleo territórios não aleatórios. 
- Os territórios cromossómicos não são entidades sólidas, mas são permeadas por canais. 
- Alterações relativas de regiões genómicas podem ser funcionalmente relevantes para 
activação, repressão e para translocações. 
- Pode determinar translocações recíprocas preferenciais entre cromossomas. 
 
 Genoma: 
 % de DNA codante total do genoma – 1,5% 
 % de DNA codante/gene – 5% 
 Possui alguns genes ortólogos (1,5%) 
 Possui graus de repetição muito grandes. 
 
Sebenta de Genética 
FCML 
 12
 
Fig.5: % relativa de genes por função 
 
- Genes ortólogos – genes de espécies diferentes que evoluíram de um gene ancestral 
comum por especiação. Os ortólogos retêm habitualmente a mesma função ao longo da 
evolução. A identificação de ortólogos é critica na predição da função genica em genomas 
sequenciados. 
 
- Gene parálogos – genes relacionados, originados por duplicação dentro de um genoma. Os 
ortólogos mantêm a mesma função ao longo da evolução, enquanto os parálogos 
desenvolvem novas funções (neofuncionalização) ainda que relacionados ou próximos da 
função original ou parte das funções do gene original (subfuncionalização). Levam a doenças 
génicas pois uma duplicação divergente pode alterar a estrutura que tinha inicialmente. 
 
2. Material genético, ciclo celular e ciclo biológico_________________ 
 
 Fases G1, S, G2 e M do ciclo celular 
 
 Fig. 6: Fases do ciclo celular 
Sebenta de Genética 
FCML 
 13
 Noção de ponto de restrição 
Ponto de restrição: momento do ciclo celular em que as células ficam comprometidas para 
entrar na Fase S. O ponto de restrição é um checkpoint do ciclo celular fase G1 (R1). Células 
que passam este ponto de restriçãoentram na fase S do ciclo celular. Os checkpoints do 
ciclo celular são mecanismos de controlo que asseguram uma fidelidade da divisão celular 
nas células eucariotas. Cada checkpoint verifica se os processos de cada fase do ciclo 
celular foram completos de forma adequada antes de entrar na fase seguinte. O ponto de 
restrição da fase G1 é o primeiro checkpoint pelo qual as células passam no ciclo celular e 
determina a passagem da célula para a fase S iniciando depois a divisão celular, o atraso na 
entrada da fase S ou mesmo a passagem para um estado de interfase por tempo indefenido- 
G0. Este ponto de restrição é controlado essencialmente pela acção do CKI- p16 (p16 inibidor 
da CDK). Esta proteína inibe a CDK4/6 garantindo que esta não interage com a ciclina D1 
que promove a progressão do cilco celular. A ciclina D induzida por factores oncogénicos ou 
factores de crescimento aumenta a sua expressão formando com CDK4/6 um complexo que 
fosforila o retinoblastoma supressor de tumor que estimula o factor de transcrição E2F. Este 
factor de transcrição aumenta a expressão da ciclina E que interage com CDK2 e promove a 
passagem da fase G1 para a fase S. 
 
 G1/G0 quiescência 
Quando as células permanecem um longo tempo em G1, sem avançarem para a fase 
subsequente do ciclo, designam-se por células em G0 ou quiescentes. Como exemplo da 
variabilidade temporal de G1 refira-se que nas células do fígado pode ter uma extensão de 
anos, em comparação com o que se verifica nas células da medula óssea em que a fase G1 
tem uma duração de cerca de 20 horas e nas fases mais precoces das células embrionárias 
em que a fase G1 está praticamente ausente. A decisão de uma célula permanecer em G0 
ou entrar em divisão depende de factores extracelulares (ex. condições nutritivas) e celulares 
(ex. tamanho celular suficiente para originar duas células). Na fase G0, as células diminuem 
de tamanho, as proteinas e o RNA degradados não são rapidamente substituídos, a síntese 
de macromoléculas é mais lenta, a actividade enzimática e transporte transmembranar são 
baixos e os ribossomas raramente se apresentam como polissomas. 
A passagem de células de G0 para G1 permite que estas entrem no ciclo. Em células G0, 
sujeitas a um estímulo extracelular, ocorre a activação de “genes de activação precoce”, cuja 
transcrição se verifica alguns minutos após a estimulação por factores de crescimento, sem 
prévia síntese proteíca. No grupo dos genes de activação precoce encontram-se os 
protooncogenes FOS e JUN 
 
Sebenta de Genética 
FCML 
 14
Controlo da proliferação celular e cascatas de transdução de sinal 
O controlo preciso do ciclo celular exige uma complexa rede de vias de sinalização que 
integram sinais extra e intracelulares.  No controlo da divisão celular intervêm cinases 
heterodiméricas constituídas por ciclinas (sub-unidade reguladora) e cinases dependentes de 
ciclinas (sub-unidade catalítica) = CDKs; e ainda proteínas inibidoras das CDK (CDKIs). As 
ciclinas activam as CDKs formando complexos moleculares Ciclinas- CDK. Estes 
heterodímeros (MPFs-mitosis promoting factors) regulam a actividade de outras proteínas 
cruciais no ciclo celular, fosforilando-as nos seus locais reguladores promovendo a sua 
activação ou desactivação. É ainda importante mencionar os inibidores da CDK (CDKI) que 
controlam a transição entre fases do ciclo celular, bloqueando a actividade das CDK; e o ciclo 
de destruição de proteínas (as já usadas e as que estão a inibir a progressão à fase seguinte) 
–ciclo da Ubiquitina/Proteossoma. 
 
 
Quadro. 1: tipos de ciclinas e CDK em cada fase do ciclo celular 
 
Regulação das Ciclinas-CDK por CDKIs: 
- p21CIP, p27 KIP2, p57 KIP2 – inibem a actividade da Ciclina A-CDK2, e devem ser 
degradadas antes de começar a replicação do DNA. 
- INK 4S – inibidores da cinase 4, inclui proteínas que interagem com CDK4, CDK6, que ao 
ligarem a INK4 bloqueiam a sua ligação à Ciclina D. Controlam especificamente o princípio 
de G1. ex. p16INK4a, p15INK4b, p18 INK4c e p19INK4d 
 
Os sinais extracelulares podem ser mitogénios, hormonas ou factores de crescimento e vão 
promover a trancrição de dois tipos de genes: 
Genes de resposta precoce: 
- Induzidos por cascatas de transdução de sinal, que activam factores de transcrição pré-
existentes no citosol e no núcleo, Ex. c-fos, c-jun 
- Estão presentes em G0 
- Activados por fosforilação ou remoção de inibidor 
Genes de resposta tardia: 
- Genes de resposta precoce estimulam a transcrição de genes de resposta tardia 
- Não são transcritos em G0 
Sebenta de Genética 
FCML 
 15
- Codificam factores de transcrição (ex. E2F), ciclinas tipo D e E, CDK2, CDK4, CDK6. 
 
Regulação a nível da fase G1: 
O E2F- factor de transcrição codificado por genes de resposta tardia- activa genes que 
codificam proteínas envolvidas na síntese de DNA, ciclinas E e A e CDK2; autoestimula a 
transcrição dos seus próprios genes e é repressor da transcrição quando ligado à proteína 
Rb, que liga complexos de Histona deacetilase. A Proteína RB – produto do gene supressor 
tumoral RB está hipofosforilada no início de G1 e é o substracto mais importante dos 
complexos ciclina-CDK em G1. A sua fosforilação previne a associação com E2F, não 
impedindo a actividade deste último. A fosforilação de Rb é iniciada por ciclinaD-CDK4/6 e 
terminada por ciclinaE-CDK2. Como consequência: aumento da acumulação de ciclina E e 
CDK2 (acção de E2F) e fosforilação de Rb mesmo na ausência de ciclinaD-CDK4/6! 
 
 
Fig. 7: Regulação Rb/E2F 
 
Para que haja passagem pelo Ponto de Restrição é necessário que: 
- os estímulos externos interajam com receptores desencadeando vias de transdução de 
sinal, que chegam ao núcleo 
- expressão dos complexos Ciclina-CDK de G1 
- activação de Factores de Transcriição (ex. E2F) que promovem a transcrição de genes que 
codificam proteínas necessárias para síntese de DNA e que codificam as ciclinas e as CDKs 
da Fase S (Ciclina A e E e CDK2) 
- degradação dos inibidores da Fase S (CDKIs) por fosforilação e poliubiquitinação pela SCF 
ubiquitina ligase e respectiva degradação no proteassoma (Ciclina A-CDK2) 
 
Regulação de Rb e E2F na transição da fase Fase G1 para S: 
E2F induz transcrição de ciclina A na transição entre G1 e S, formando complexos estáveis, 
impedindo a sua ligação ao DNA. As CDK2 são activadas pela fosfatase Cdc24A, no final de 
G1. As ciclinas de G1 activam E2F via fosforilação de Rb e as ciclinas A--CDK2 inactivam-no 
por fosforilação. A ciclina E-CDK2 também pode contribuir para a activação de complexos 
pré-replicação: degradação da Ciclina E. A ciclina A--CDK2 marca a iniciação da síntese de 
DNA e a traniição definitiva para S. 
Sebenta de Genética 
FCML 
 16
Regulação a nível da fase S: 
Depois de haver a transição definitiva para a fase S dá-se a síntese de ciclinas mitóticas (final 
de S) e a degradação, no proteossoma, dos inibidores da Fase S que liberta os complexos 
ciclina-CDKs da Fase S (Ciclina ACDK2), activando-os. Dá-se a fosforilação de locais 
reguladores de proteínas que vão formar os complexos de pré-replicação de DNA dando 
inicio à replicação do DNA e à produção de complexos ciclinaA-CDK2 mitóticos fosforilados. 
 
Regulação de Rb e E2F na passagem da fase G2 para M: 
CDK1 é a principal CDK em G2 e M e associa-se às ciclinas mitóticas A e B. Esta CDK1 é 
activada pela remoção do fosfato inactivador pela Cdc25C. É a fosforilação de vários 
substractos que asseguram a transição G2/M. 
Regulação da fase M: 
Temos então a activação, por desfosforilação, dos complexos Ciclina B-CDK1 mitóticos e a 
fosforilação de proteínas envolvidas em processos de: 
- Condensação cromosssómica 
- Retracção do envelope nuclear 
- Organização do fuso acromático 
- Alinhamento dos cromossomas na placa metafásica 
 
No final da mitose vamos ter os seguintes processos: 
- O complexo promotor da anafase (APC): ubiquitina ligase, marca proteínas reguladoras-
chave para degradação no proteassoma. 
- Poliubiquitinação da securinadá-se no início da anafase, com a libertação dos cromatídeos-
irmãos. 
- Ubiquitinação das ciclinas B mitóticas pelo APC 
- Inactivação da actividade de cinase das CDK1 associadas às ciclinas mitóticas 
- Remoção de grupos fosfato adicionados a proteínas por fosfatases-descondensação dos 
cromossomas, reconstituição do envelope nuclear, reunião do complexo de Golgi 
- Célula fica em G1 ou em G0. 
 
Checkpoints: 
A passagem nestas fases é irreversível, por serem marcadas pela degradação de proteínas, 
processo este também irreversível. 
 
Sebenta de Genética 
FCML 
 17
 
Fig. 8: Checkpoints 
 
 G1 check-point ou Ponto de Restrição: 
Período do ciclo, no final de G1, onde a célula toma a decisão (ou não) de replicar o seu 
DNA. Assegura que a célula possui a dimensão suficiente para se dividir, que existem 
nutrientes em quantidade para suportar as células filhas resultantes e que não há danos nos 
cromossomas. A decisão é tomada mediante a presença de substâncias indutoras 
provenientes de outras células. 
 
G2 check-point: 
Assegura que a replicação correu bem e que o DNA não tem erros. As células que não 
tenham replicado os seus cromossomas não entram na fase M. Envolve o reconhecimento de 
DNA não-replicado e a inibição de MPF. Ex. ATR e Chk1 inibe a fosfatase Cdc25C logo há 
inibição da ciclina A/B-CDK 1 e não se inicia a Fase M. 
 
Check-point da Metafase: 
Assegura que todos os cromossomas se encontram associados a um microtúbulo 
cinetocorial. Ex. Mad2 associa-se ao complexo cinetocorial que não está associado a 
microtúbulos, e inibe Cdc20, o que impede a poliubiquitinação da securina pela APC, 
impedindo a anafase. 
 
 Fase S e replicação semi-conservativa e semi-descontínua do DNA 
Replicação semi-conservativa do DNA: 
 É um processo semi-conservativo. 
 Inicia-se em pontos específicos denominados unidades de replicação (originando o garfo 
de replicação). 
 Sempre na direcção 5’ 3’. 
 É um processo semi-descontínuo. 
 Participam várias classes de proteínas 
Sebenta de Genética 
FCML 
 18
 
 
Quadro 2: Tipos de DNA polimerase 
PCR: 
É um método para a amplificação de sequências-alvo de DNA definidas, presentes numa 
preparação de DNA. É utilizado DNA genómico ou uma população completa de cDNA. É 
necessária informação prévia a respeito das sequências-alvo para permitir desenhar dois 
oligonucleótidos iniciadores- primers que limitam a zona a ser ampliada. Estes primers vão 
ligar-se à cadeia complementar à sua sequência. 
 
 
Fig. PCR 
 
Consiste numa série de ciclos de três reacções sucessivas: 
- Desnaturação- que ocorre entre 93-95º no DNA humano (cromossomas em interfase) 
- Emparelhamento- entre 50-70º. 
Sebenta de Genética 
FCML 
 19
- DNA síntese- que ocorre entre 70-75º, e utiliza uma DNA polimerase termoestável (estável 
ao calor) como por exemplo a Taq DNA polimerase. 
 
 Limitações: 
- Necessidade de conhecimento prévio da sequência-alvo. 
- A dimensão dos produtos amplificados- pequena 
- A quantidade limitada de material que pode ser clonado. 
- Infidelidade na replicação do DNA. 
- Contaminação por DNA estranho 
 
 Vantagens: 
- Determina sequências de DNA a partir de quantidades muito reduzidas de DNA 
- É um método rápido e fácil de executar. 
- É um método sensível. 
- É um método fiável mesmo em tecidos ou células degradadas. 
 
 Aplicações: 
- Detecção de polimorfismos, mutações pontuais, infecções virais e bacterianas 
- Medicina Forense. 
- “Linkage” Genético. 
 
Sequenciação do DNA: 
Os fragmentos de DNA usados na sequenciação podem ser obtidos tanto por clonagem 
como por PCR. O DNA pode ser sequenciado por métodos quimícos (Método de Maxam and 
Gilbert) mas a sequenciação do DNA por método enzimático (Método de dideoxy), é 
actualmente o mais utilizado. Os dois métodos exigem electroforese com capacidade para 
diferenciar fragmentos de DNA em que o tamanho diverge apenas por uma base. 
 
Método Dideoxy: o DNA é fornecido em cadeia simples, e actua como molde para a síntese 
duma cadeia complementar pela DNA polimerase. Efectuam-se 4 reacções paralelas, cada 
uma contendo os 4 dNTP, mais uma pequena proporção de um dos 4 didesoxinucleótidos 
(ddNTPs) análogo, que actua como finalizador da cadeia. Marca-se um dos 4 dNTPs ou o 
primer com um radioisótopo ou um fluorocromo, de modo que o DNA sintetisado fique 
marcado. Os fragmentos são separados numa electroforese com gel desnaturante de 
polyacrylamida. 
 
Sequenciação automática: utiliza marcadores fluorocromos diferentes para cada uma das 4 
reacções, marcando os ddNTPs ou o primer. As 4 reacções podem ser efectuadas 
juntas,devido à coloração diferencial dos ddNTPs. Durante a electroforese um monitor 
Sebenta de Genética 
FCML 
 20
detecta e recorda o padrão de fluorescência diferente para cada um dos fluorocromos, e 
armazena esta informação num computador. 
 
 Aplicações da sequenciação: 
- detecção de mutações. 
- detecção de polimorfismos (genotipagem). 
- identificação de novos genes e a elucidação da sua sequência. 
 
 
 Normal Mutação (185del A) 
 
 
Proteínas estabilizadoras da cadeia simples, helicases e topoisomerases 1 e 2 
 
Helicase: é uma enzima utilizada para separar as duas cadeias de DNA que formam a dupla 
hélice utilizando energia da hidrólise do ATP e actuando ao nível da quebra das pontes de 
hidrogénio entre as bases azotadas. Há 24 tipos de helicases nos seres humanos uma vez 
que há várias situações em que é necessário separar as cadeias da dupla hélice. 
 
Topoisomerase: ajuda no desenrolamento da dupla hélice de DNA através da quebra das 
ligações de fosfato. A topoisomerase I actua sobre uma cadeia de DNA enaquanto que a 
topoisomerase II actua em ambas as cadeias de DNA. As topoisomerases também estão 
envolvidas em mecanismos de reparação de DNA. 
 
 O problema do fim da replicação: telomerase 
Sequencing of telomeres from a dozen or so organisms, including humans, has shown that 
most are repetitive oligomers with a high G content in the strand with its 3’ end at the end of 
the chromosome. The telomere repeat sequence in humans and other vertebrates is 
TTAGGG. These simple sequences are repeated at the very termini of chromosomes for a 
total of a few hundred base pairs in yeasts and protozoans and a few thousand base pairs in 
vertebrates. The 3’ end of the G-rich strand extends 12–16 nucleotides beyond the 5’ end of 
the complementary C-rich strand. This region is bound by specific proteins that both protect 
start 
Sebenta de Genética 
FCML 
 21
the ends of linear chromosomes from attack by exonucleases and associate telomeres in 
specific domains within the nucleus. The need for a specialized region at the ends of 
eukaryotic chromosomes is apparent when we consider that all known DNA polymerases 
elongate DNA chains at the 3’ end, and all require an RNA or DNA primer. As the growing fork 
approaches the end of a linear chromosome, synthesis of the leading strand continues to the 
end of the DNA template strand, completing one daughter DNA double helix. However, 
because the lagging-strand template is copied in a discontinuous fashion, it cannot be 
replicated in its entirety. When the final RNA primer is removed, there is no upstream strand 
onto which DNA polymerase can build to fill the resulting gap. Without some special 
mechanism, the daughter DNA strand resulting from lagging-strand synthesis would be 
shortened at each cell division. The problem of telomere shortening is solved by an enzyme 
that adds telomeric sequences to the ends of each chromosome. The enzyme is a protein and 
RNA complex called telomere terminal transferase, or telomerase. Because the sequence of 
the telomerase-associated RNA serves as the template for addition of deoxyribonucleotides to 
the ends of telomeres, the source of the enzyme and not the source of the telomeric DNA 
primer determines the sequence added. Telomeraseis a specialized form of a reverse 
transcriptase that carries its own internal RNA template to direct DNA elongating the 3’ end of 
the single-stranded DNA at the end of the G-rich strand. The absence of telomere DNA results 
in adverse effects, including fusion of chromosome termini and chromosomal loss. 
 
 Para além da telomerase, existe outro processo através do qual os tumores conseguem 
fazer de forma alternativa a manutenção dos telómeros: o ALT. 
No ALT, uma cadeia de DNA de um telómero liga-se a uma cadeia complementar de outro 
telómero, obtendo assim o modelo para a síntese do novo DNA telomérico. Abrem-se as 
duas cadeias como se vê no esquema seguinte, servindo uma de molde à outra. Após a crise 
celular, alguns telómeros ficam tão curtos que as repetições teloméricas encontram-se logo 
após a zona subtelomérica do cromossoma, onde já não existem as repetições da sequência 
telomérica. Quando se dá o mecanismo ALT, possíveis sequências GGTTAG perdidas nas 
zonas subteloméricas podem agir como primer de adição de novo DNA telomérico, 
resultando isto na substituição das variações subteloméricas por repetições teloméricas 
GGTTAG. Os telómeros mantidos pelo ALT apresentam elevada heterogeneidade e são 
observados em células que também apresentam telomerase. 
 
 Fase M 
 Condensação de cromatina- ver regulação e organização da cromatina (pág. 41) 
 
Sebenta de Genética 
FCML 
 22
 Mitose 
 
 
 
 
Fuso acromático e proteínas contrácteis do citoplasma 
Designa-se por fuso acromático ou mitótico a estrutura dinâmica que se forma durante a 
mitose, fundamentalmente constituída pelos microtúbulos e centrosomas. A formação do fuso 
acromático inicia-se na prometafase, completa-se na metafase e dissipa-se, graudalmente, 
na anafase B. O fuso é morfologicamente constituído por dois pólos diametralmente opostos, 
sendo cada um formado por uma região polar onde se localiza um centrossoma formado por 
dois centríolos que se encontram situados a curta distância um do outro em posição 
ortogonal. Os polos estão interligados entre si por um conjunto de microtubulos, muitos dos 
quais estão directamente ligados ao cinetocoro dos cromossomas. Entre as duas regiões 
polares, numa posição perpendiclar aos microtúbulos e, sensivelmente a igual distância entre 
os dois polos, encontra-se uma zona complanar que, genericamente, se chama plano 
equatorial do fuso (também conhecida por placa equatorial ou mitótica) o qual separa o fuso 
acromático em duas zonas iguais. Associado aos microtúbulos encontra-se um grupo de 
Sebenta de Genética 
FCML 
 23
proteínas que participam em muitos processos celulares e que têm um papel central na 
formação e função do aparelho mitótico. Estas proteínas, denominadas proteínas motoras, 
pertencem a duas famílias: as cinesinas e as dineinas. Estas proteínas têm varios domínios, 
nomeadamente um domínio para a formação de dímeros que permita a ligação aos 
microtúbulos, e um outro domínio para a associação com outros componentes celulares. 
Estas proteínas ligam os microtúbulos e utilizam a energia proveniente da hidrólise do ATP 
para mover estruturas celulares tanto na direcção (-) no caso das dineinas, como na direcção 
(+) no caso das cinesinas. No início da fase S, junto a cada centríolo, forma-se um esboço 
microtubular chamado procentríolo. Os esboços microtubulares de cada procentríolo 
organizam-se e crescem por adição de monómeros de tubulinas. Os tripletos microtubulares 
atingem a sua organização centriolar completa geralmente no fim da fase S. Cada centríolo 
fica acompanhado de um novo centríolo ficando a existir 2 centrossomas (4 centríolos) na 
mesma região cromossómica. Quando se inicia a mitose, cada centrossoma começa a 
deslocar-se para uma posição diametralmente oposta, atingindo essa posição na metafase 
quando se completa o fuso acromático. 
 
 
Recombinação mitótica e troca de cromátides irmãs (SCEs) 
Recombinação mitótica: most spontaneous RCOs (reciprocal crossovers) are initiated by DNA 
double-strand breaks (DSBs). Recombinational repair of a DSB requires a template; when the 
homologous chromosome serves that role, it provides the opportunity for an RCO. Since there 
is also evidence that single-stranded nicks and gaps are recombinogenic, it is likely that 
several types of DNA lesions may be important for spontaneous mitotic recombination events. 
In addition, some recombinogenic agents (such as ultraviolet radiation) are thought to produce 
nicks that result in DSBs when the nicked DNA is replicated. Thus, the question of why 
becomes tied up with the question of when.Whereas meiotic recombination occurs during 
meiosis, most mitotic recombination probably does not occur during mitosis, but during 
interphase. 
 
A SCE (Sister Cromatid Change) consiste numa troca simétrica e exacta de material genético 
entre cromátides irmãs. Estas trocas ocorrem em qualquer mitose, sendo mais frequentes 
contudo na presença de agentes lesivos do genoma. Pensa-se que podem ter um papel de 
reparação. Este fenómeno não acarreta nenhuma alteração morfológica ou funcional no 
cromossoma, desde que não se trate de uma troca desigual, já que, como foi dito, envolve 
uma troca entre porções idênticas de DNA. A frequência de SCE é muito elevada na 
síndroma de Bloom. 
 O ciclo biológico e a redução meiótica da ploidia 
Sebenta de Genética 
FCML 
 24
 
 Meiose 
Compreende duas divisões celulares sucessivas mas somente um ciclo de replicação de 
DNA de modo a qua as células filhas finais são haplóides. A primeira divisão (meiose I) é 
uma divisão de redução (heterotípica) produzindo duas células haplóides oriundas de uma 
única célula diplóide. A segunda divisão (meiose II) é uma divisão equacional (homotípica) 
que separa os cromatídios irmãos das células haplóides. A meiose faz parte de um ciclo 
celular designado ciclo celular meiótico que corresponde a duas fases distintas: interfase pré-
meiótica e a fase M (meiose). Ver página 397 do Carlos Azevedo. 
 
 Quiasmata e crossing-over 
Durante a profase da meiose I, os cromossomas sinápticos em cada bivalente (cromossoma 
materno unido ao cromossoma homólogo paterno), trocam segmentos entre si de forma 
aleatória. No estágio de zigoteno (ver meiose), cada par de homólogos começa a formar um 
complexo sinaptonémico que consiste em dois cromossomas intimamente emparelhados, 
separados por um longo eixo linear de proteínas. A finalização desse complexo marca o início 
do estágio de paquiteno, que é quando ocorre a recombinação- crossing-over). O crossing- 
over envolve a quebra física da dupla hélice de uma cromátide paterna e uma materna e a 
troca de informação genética entre elas. A recombinação resulta então da troca de grupos de 
genes produzida por ruptura e nova fusão de fragmentos análogos correspondentes a 
cromatídeos internos não irmãos de um bivalente. Em conjunto, a recombinação entre 
homólogos na profase I e a distribuição independente dos homólogos na anafase I assegura 
que cada indivíduo possa produzir um número quase ilimitado de gâmetas geneticamente 
diferentes. O mecanismo que proporciona o alinhamento dos homólogos não está 
determinado. Entretanto, considera-se que essa aposição íntima seja necessária para a 
recombinação. Supõe-se que os nódulos de recombinação- grandes acumulados de múltiplas 
proteínas localizados a intervalos específicos no complexo sinaptonémico- realizem a 
mediação nos eventos da recombinação. Pode-se ver que os dois homólogos estão 
fisicamente em contacto em pontos específicos. Cada conexão é considerada um quiasma 
(ou quiasmata) e marca um ponto de crossing-over. Além do seu papel na recombinação, 
supõe-se que os quiasmas sejam essenciais para a segregação cromossómica correcta na 
meiose I. Ao manter os homólogos materno e paterno de cada par de cromossomas juntos no 
fuso até à anafase I, eles têm um papel análogo ao dos centrómeros na mitose e meiose II. 
Há evidências genéticas de que crianças com um número errado de cromossomas 
frequentementeresultam de gâmetas provenientes de uma célula na qual um bivalente não 
sofreu crossing-over. 
 
Sebenta de Genética 
FCML 
 25
 Conversão e complementação génica 
 
Conversão génica: fenómeno associado à existência de sequências homólogas. Na 
conversão génica, uma sequência é modificada a partir de outra, provavelmente por 
formação de heteroduplexes entre as duas cadeias de DNA. O mecanismo de reparação de 
erros de emparelhamento (MMR) reconhece uma das cadeias como errada e procede 
à“correcção” a partir da outra cadeia. 
 
 
Fig. 9: Conversão génica 
 
Complementação génica: refere-se à hibridação entre 2 genomas com défice em 
determinados genes diferentes, sendo o resultado obtido um genoma normal por 
complementariedade. Dois exemplos são a doença de Hurler e a doença de Hunter, em que 
o fenótipo pode ser normal se os defeitos não forem alélicos (ver pág. 110). 
 
3. Genes e expressão do material genético_______________________ 
 
Sebenta de Genética 
FCML 
 26
 
 
 Transcrição 
 
 RNA polimerases I, II e III 
A RNA polimerase é constituída por 4 subunidades – 2, , ’ e – que compõem a 
holoenzima. A subunidade  é responsável pela identificação de um local promotor – local de 
reconhecimento – onde a transcrição tem início, actuando apenas durante a iniciação da 
transcrição, é constantemente reciclada, existindo em muito menores concentrações nas 
células, que a enzima mínima. Existem diversas subunidades  que reconhecem diferentes 
sequências de consenso, características de genes diferentes. A RNA polimerase sem a 
subunidade  é designada por core enzima (2, , ’). Estas subunidades constituem o local 
catalítico, sendo a subunidade ’ responsável pela ligação à cadeia de DNA padrão e a  
pela ligação aos substratos ribonucleótidos trifosfatados. Além destas subunidades convém 
também referir o factor rho (Erro! Marcador não definido.), responsável pela terminação.Há 
três tipos de RNA polimerase descritas no quadro seguinte: 
 
Fig. 10: Expressão do material genético numa célula animal 
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
Sebenta de Genética 
FCML 
 27
 
Quadro 2: Três tipos de RNA polimerase dos eucarióticos 
 
Locais de iniciação 
As RNA polimerases dos eucariotas não têm autonomia para iniciar a transcrição. É preciso 
que combinações de elementos, com sequências curtas, adjacentes ao gene, actuem como 
sinais de reconhecimento para que os factores de transcrição possam ligar-se ao DNA para 
guiar e activar a polimerase. Frequentemente, um conjunto desses elementos com 
sequências curtas fica agrupado a montante da sequência codificadora de um gene 
constituindo colectivamente, o promotor. Depois de vários factores comuns de transcrição se 
ligarem à região do promotor, uma RNA-polimerase liga-se ao complexo desses factores e é 
activada para iniciar a síntese de RNA a partir de um único ponto. 
 
Elementos cis e elementos trans 
Diz-se que os factores de transcrição são trans-actuantes pois são sintetizados por genes 
situados em locais distantes, migrando para os seus locais de acção. Os elementos 
promotores, reforçadores e silenciadores por sua vez são cis-actuantes uma vez que a sua 
função se limita ao local de DNA onde se encontram. 
 
 Locais de ligação TATA, GC, CAAT e factores de transcrição 
Os elementos promotores dos genes que são transcritos activamente pela RNA polimerase II, 
incluem sempre uma TATA box, frequentemente a TATA-AA ou uma variante, situada cerca 
de 25pb a montante (-25) do local de início da transcrição. Uma mutação no elemento TATA 
não impede o início da transcrição, mas desloca o seu ponto de início da sua posição normal. 
Os promotores de muitos outros genes, inclusive os dos genes de manutenção, não têm 
TATA boxes, mas, frequentemente têm uma GC box contendo varitantes da sequência 
consensual GGGCGG. Outro elemento promotor frequente é a CAAT box, situado 
aproximadamente a -80 que usualmente é o maior determinante da eficiência do promotor. 
Note porém que, embora as sequências da GC box e da CAAT box sejam assimétricas, 
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
Sebenta de Genética 
FCML 
 28
ambas parecem capazes de funcionar em qualquer orientação. Além dos elementos comuns 
de transcrição, localizados a montante e reconhecidos por factores de transcrição ubíquos, 
existem elementos de reconhecimento mais específicos, que só são identificados por factores 
de transcrição restritos a determinados tecidos. (ver página 42) 
 
 
 
Fig. 11: Promotores eucarióticos. chevron orientation: > = normal orientation; < = reverse orientation. 
 
Maturação do RNA: 
Faz parte da regulação pós-transcripcional. 
 
FFoorrmmaaççããoo ddoo ccaapp 
Ocorre logo após a transcrição. No caso dos transcritos primários, que serão processados 
para produzir mRNA, um nucleosídeo metilado, a 7-metilguanosina (m7G), é ligado ao 
primeiro nucleótido 5’ do transcrito de RNA por uma ligação fosfodiéster especial 5-5’. Tendo 
em conta que o carbono 5’ do resíduo m7G e o carbono 5’ do primeiro nucleótido são 
efectivamente ligados, diz-se que a extremidade 5’ está bloqueada ou capeada (cap). Os 
transcritos dos genes de snRNA também são capeados, mas as suas capas podem sofrer 
ainda outras modificações. Supõe-se que o cap possa ter as seguintes funções: 
- proteger o transcrito do ataque da exonuclease 5’ 3’ (moléculas de mRNA sem cap 
são desnaturadas rapidamente) 
- facilitar o transporte do núcleo para o citoplasma 
- facilitar o encadeamento de RNA 
- desempenhar um papel importante no encaixe da subunidade menor (40S) dos 
ribossomas citoplasmáticos no mRNA 
 
 
zenito
'
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
Sebenta de Genética 
FCML 
 29
 PPoollii--aaddeenniillaaççããoo 
A transcrição pelas RNA-polimerases I ou II pára logo que a enzima reconhece um sítio 
específico de fim da transcrição. No entanto, este reconhecimento é dificultado porque as 
extremidades 3’ das moléculas do mRNA são determinadas por uma reacção de clivagem 
posterior à transcrição. A sequência AAUAAA é o elemento principal para assinalar a 
clivagem 3’ na grande maioria dos transcritos por polimerase II (os transcritos dos genes de 
histonas e dos genes de snRNA são excepções importantes). A clivagem ocorre num sítio 
específico, localizado a jusante do elemento AAUAAA. Em busca do ponto de clivagem, a 
transcrição pode continuar por muitos nucleótidos até que termine alguns sítios depois. Nas 
células de mamíferos, uma vez ocorrida a clivagem a jusante do elemento AAUAAA, cerca de 
200 resíduos de adenilato (ex. AMP) são adicionados sequencialmente pela enzima poli(A)- 
polimerase para formar uma cauda poli(A). Supõe-se que essa cauda tenha várias funções: 
- facilitar o transporte das moléculas de mRNA para o citoplasma 
- estabilizar ao menos parte das moléculas de mRNA no citoplasma (o encurtamento da 
extensão da poli(A) está associado com a degradação do mRNA, mas algumas espécies 
de mRNA (ex. o mRNA da actina) permanecem estáveis com pouca ou nenhuma poli(A) 
- facilitar a tradução, ao permitir uma intensificação do reconhecimento do mRNA pela 
maquinaria ribossómica 
 
IInnttrrõõeess ee eexxõõeess 
As sequências codificadoras da maioria dos genes dos vertebrados, tanto os que codificam 
polipéptidos quanto os que codificam outras moléculas de RNA que não o mRNA, são 
divididas em segmentos- os exões- que são separados por sequências intercaladas não 
codificadoras- os intrões. A transcrição consiste na produção de uma sequência de RNA 
complementar ao comprimento total do gene, abrangendo exões e intrões. Frequentemente o 
RNA transcrito sofre splicing. 
 
 ssnnRRNNAAss,, sspplliicceeoossssoommaa ee sspplliicciinngg ddooss RRNNAAss.. SSpplliicciinngg aalltteerrnnaattiivvoo 
Splicing: Relativamente ao splicing, este processo consistena introdução de alterações na 
sequência original de exões. Desta forma, a célula pode gerar diferentes mRNA a partir de 
um único gene e consequentemente produzir diferentes proteínas. O mecanismo de splicing 
de RNA é dependente da identidade das sequências de nucleótidos nos limites exões/intrões 
(junções de splicing). É particularmente sensível ao que tem sido denominada a regra GT-
AC: os intrões quase sempre começam com GT (GU ao nível do RNA) e terminam com AG. 
Embora os dinucleótidos conservadores GU e AG sejam cruciais no splicing, não são 
suficientes para indicar a presença de um intrão. As sequências adjacentes aos dinucleótidos 
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
Sebenta de Genética 
FCML 
 30
GT e AC mostram um grau considerável de conservação. Existe uma terceira sequência 
conservada nos intrões que é funcionalmente importante para o splicing, é o local de 
ramificação, quase sempre localizado perto do final do intrão, antes do dinucleótido terminal 
AG. O mecanismo de splicing é o seguinte: 
- clivagem na junção da cadeia 5’ 
- ataque nucleolítico ao A invariante do sítio de ramificação pelo nucleótido G terminal do sítio 
dador de splicing, a fim de formar uma estrutura em forma de laço 
- clivagem na junção da cadeia 3’, com a libertação do RNA do intrão sob a forma de um laço 
e o splicing dos exões do RNA. 
Estas reacções são mediadas por um complexo de RNA e de proteínas, o spliceosoma, que 
consiste em cinco tipos de snRNA (small nuclear RNA) e de mais de 50 proteínas. 
Cada molécula de snRNA está ligada a proteínas específicas, formando partículas de snRNA 
(small nuclear ribonucleoproteins) e a especificidade da reacção de splicing é estabelecida 
pela formação de pares de bases RNA-RNA entre o RNA transcrito e as moléculas de 
snRNA. Na grande maioria dos intrões de genes que codificam polipéptidos, as cinco 
espécies de snRNA são U1, U2, U4, U5, U6. O terminal 5’ do snRNA U1 tem uma sequência 
UACUUAC, cujas bases emparelham com a sequência de consenso do sítio dador de 
splicing (GUAAGUA). Depois da snRNP U1 se ligar, o snRNA U2 reconhece o local de 
ramificação por uma reacção semelhante ao emparelhamento de base e logo após, a 
interacção entre os snRNP U1 e U2 aproxima intimamente as duas extremidades que serão 
unidas. Em seguida, uma partícula com múltiplos snRNP, contento snRNAs U4 U5 e U6 
associa-se ao complexo snRNPs U1-U2. Supõe-se que o spliceosoma age de modo 
progressivo e depois de reconhecer um local de splicing 5’ percorre a sequência de RNA até 
encontrar o local de splicing 3’. 
 
Fig. 12: (A) Mecanismo de splicing (B) Papel dos snRNPs. 
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
zenito
Sebenta de Genética 
FCML 
 31
Sítios cripticos de splicing: Sequências que são muito semelhantes às sequências 
consensuais dos sítios dador ou receptor de splicing podem, coincidentemente existir em 
intrões e exões. Essas sequências não são normalmente utilizadas no splicing e, por isso, 
são conhecidas como sítios crípticos de splicing. Uma mutação pode activar um destes sítios 
ao tornar a sequências mais parecida com a sequência consensual do sítio dador ou receptor 
de splicing e o sítio críptico pode, então, ser reconhecido e utilizado pelo spliceosoma. Um 
exemplo pode ser visto na figura seguinte que mostra uma mutação identificada num 
paciente com distrofia muscular dos membros. A mutação foi encontrada no gene da calpaina 
3, um lócus conhecido para esse tipo de distrofia muscular, mas ocorreu na posição da 
terceira base de um codão e parecia ser uma mutação silenciosa (subsitutição de um codão 
de glicina por outro de glicina também). No entanto, acredita-se que, a mutação seja 
patogénica uma vez que a substituição resulta na activação de uma sequência dadora de 
splicing, oculta no exão 16, resultando num splicing “aberrante”, com a perda da sequência 
codificadora do exão 16 e a introdução de uma mudança na fase de leitura. 
 
 
Fig. 13: Exemplo de sítio críptico de splicing 
 
Splicing alternativo: A large percentage of human genes undergo alternative splicing whereby 
different exon combinations are included in transcripts from the same gene during RNA 
processing. For many genes, numerous isoforms can be generated at the RNA level, but often 
the functional significance is poorly appreciated. In some genes, alternative splicing results in 
very considerable diversity in the untranslated regions. For example, in the liver alternative 
splicing results in at least 8 different 5′ UTR sequences for human growth hormone receptor 
mRNA, but the functional significance, if any, is not understood. Alternative splicing of coding 
sequence exons is also common and some of the resulting protein isoforms have been shown 
to be tissue specific, so that individual exons present in one isoform but not in others may be 
termed ‘muscle-specific’ , ‘brain-specific’ etc. The different isoforms can provide a variety of 
possibilities for altered functional properties but detailed knowledge of the functional 
significance of the different isoforms is still comparatively sparse. The best understood model 
system for understanding the regulation of splicing is the sex determination pathway in 
Sebenta de Genética 
FCML 
 32
Drosophila which also controls gene dosage. Alternative splicing is used in each branch of this 
pathway to control the expression of transcriptional regulators or chromatin-associated 
proteins that influence transcription, and both positive and negative control of splicing is 
evident. In mammalian cells candidate splice regulators are the SR family of RNA-binding 
proteins (which have a distinctive C terminal domain rich in serine (S)-arginine (R) dipeptides] 
and some HnRNP (heterogeneous nuclear ribonucleoprotein particle) proteins. These proteins 
are known to promote various steps in assembly of spliceosomes and they are also known to 
bind to splicing enhancer sequences, regulatory sequences which can enhance splice site 
recognition. Aumenta a capacidade para originar diversidade proteica. 
 
 EEddiiççããoo ddoo RRNNAA:: 
É uma forma de processamento posterior à transcrição que pode envolver a inserção ou 
delecção de nucleótidos, mediada por enzimas, ou a substituição de nucleótidos individuais a 
nível de RNA. A expressão do gene da apolipoproteína B humana no intestino envolve a 
edição do RNA tecido-específica (figura seguinte). O codão 2153, especificado pelo tripleto 
CAA na posição 6666-6668 é específico para a glutamina na ApoB100 sintetizada no fígado. 
No intestino, porém, o codão CAA é convertido, pela edição de RNA, no codão de terminação 
UAA, resultando num produto mais curto- ApoB48. 
 
 
Fig. 14: Exemplo de edição de RNA 
 
 RNAs não codificantes (ncRNA): 
The term non-coding RNA (ncRNA) is commonly employed for RNA that does not encode a 
protein, but this does not mean that such RNAs do not contain information nor have function. 
Although it has been generally assumed that most genetic information is transacted by 
proteins, recent evidence suggests that the majority of the genomes of mammals and other 
complex organisms is in fact transcribed into ncRNAs, many of which are alternatively spliced 
and/or processed into smaller products. These ncRNAs include microRNAs and snoRNAs 
(many if not most of which remain to be identified), as well as likely other classes of yet-to-be-
Sebenta de Genética 
FCML 
 33
discovered small regulatory RNAs, and tens of thousands of longer transcripts (including 
complex patterns of interlacing and overlapping sense and antisense transcripts), most of 
whose functions are unknown. These RNAs (including those derived from introns) appear to 
comprise a hidden layer of internal signals that control various levels of