M1 - P5 DNA

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Amanda Lima - Turma XXVII
Problema 5
“A origem”
DNA
figuras De Robertis, 16th
● Caracterizar o gene;
São os segmentos funcionais do DNA,
aqueles que contém a informação
necessária para formação de um RNA.
- 20.10^3 genes em 46
cromossomos, cada um em seu
locus e isso corresponde a 10% do
DNA nuclear;
- Codificam, além do RNA, DNA
(duplicação/replicação);
- Usa-se o termo “codifica”
porque as instruções
transmitidas do DNA ao
RNA (no caso, do mRNA)
e deste à proteína são
transmitidas em forma de
códigos.
- Nas divisões meióticas, são as
entidades biológicas de transmissão
de caracteres físicos dos pais aos
filhos;
- Suas mutações podem ser
benéficas para a evolução da
espécie;
- um único gene é capaz de produzir
é capaz de originar diversos tipos
de proteína (5 ou +).
- Além disso, existem mais de 19.000
pseudogenes, que são ORF ou
ORF parciais que primeiramente
podem parecer genes, mas não são
funcionais ou são inativos em
virtude do modo de sua origem ou
de mutações. Os assim
denominados pseudogenes
processados são sequências de
DNA que foram transcritas de
modo reverso a partir do RNA e
inseridas aleatoriamente no
genoma.
Sìntese proteica:
Transferência da informação do núcleo
para o citosol através de RNAm (molécula
intermediária).
- Núcleo: determinação da sequência
de nucleotídeos do RNAm;
- transcritos primários
convertem-se em RNA
funcionais antes da saída
(processamento do RNA:
íntrons removidos, unem-se
os éxons)
- Citoplasma: RNAm determina a
ordem dos AA das proteínas.
Figura 13.1 Fluxo da informação
genética em uma célula eucarionte.
Figura 13.2 Transferência da informação
genética contida na sequência de
nucleotídios do DNA, que passa ao mRNA
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(transcrição) e deste à proteína
(tradução).
Figura 13.3 Fluxo da informação
genética. (dogma central da biologia
molecular)
processos: Transcrição do DNA
(reprodução literal de um original para
prod de RNA), Tradução do RNAm
(expressão daquilo que foi escrito em
proteínas), Replicação do DNA (cópia
que reproduz com exatidão o original).
Tipos de RNA:
1. RNA mensageiro RNAm:
recolhem a informação dos genes e
dirigem a síntese das proteínas;
2. RNA ribossômico RNAr:
fundamentalmente estruturais, 2
subunidades com diferentes
coeficientes de sedimentação,
existem 4 tipos: 28S; 18S; 5,8S
(transcrito primário rRNA 45S) e
5S, lgo 2 genes de rRNa.
a. 45S - 200 cópias nas
constrições (20 cópias) dos
cromossomos 13, 14, 15, 21
e 22 (nuclélolo). As
sequências estão alinhadas
em tandem e separadas por
DNA espaçadores
(regulador + promotor).
Assim como nos genes dos
mRNA, o promotor do gene
do rRNA 45S está
localizado “correnteza
acima” com relação à
extremidade 5′ do segmento
codificador. Trata-se de
uma sequência de cerca de
70 nucleotídios, 20 dos
quais são também os 20
primeiros nucleotídios do
setor codificador. Por isso,
quando lida na direção
5′→3′, a última parte do
promotor é a inicial do
segmento codificador.
Figura 13.7 Sucessão de cópias do gene
do rRNA 45S. Observe os espaçadores que
são transcritos (barras claras) e os que
não são (linhas).
Figura 13.8 Estrutura geral do gene que
codifica o RNA ribossômico 45S.
O regulador age como
amplificador (aprox. 100 nucleot.)
50 nucleot. antes do promotor.
Segmento codificador 18S; 5,8S e
28S separados por espaçadores,
aparecem no transcrito primário.
Sequência de finalização: após o
setor do 28s, vários T seguidos.
3. RNA de transferência RNAt:
atuam como adaptadores.
Ribossomas: local em que ocorre a
tradução do mRNA e as ligações
peptídicas; compostos por 4 rRNA
diferentes entre si e numerosas proteínas;
requer participação do tRNA para
transporte de aminoácidos de acordo com
a ordem do mRNA.
4. RNA pequeno citosólico
pcRNA/scRNA pertence à
particula PRS;
5. RNA pequenos nucleares
pnRNA/snRNA parte das
ribonucleoproteínas
(pnRNP/snRNP), processamento
do mRNA;
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6. RNA pequenos nucleolares
pnoRNA/snoRNA parte de
ribonucleoproteínas pnoRNP,
processamento do rRNA;
7. RNA de inativação do
cromossomo X
xistRNA/xist-RNA;
8. RNA da telomerase teRNA parte
de um complexo ribonucleico;
9. miRNA ou microRNA;
Além de codificar o gene tem
segmentos:
1. PROMOTOR: indica o
nucleotídeo de ínicio da transcrição
(extremidade 5’);
estrutura: 2 elementos, mais
comuns TATA (25 nucleotídeos
antes do codificador) e CAAT (50
nucleot. de TATA e 75 antes do
decodificador)
A sequência de nucleotídios mais
encontrada na TATA é a TATAAAA,
ainda que dois T costumem
substituir os A nas quinta e sétima
posições. A sequência da CAAT é,
normalmente, a GGCCAATCT.
Muitos promotores contêm a
sequência TATA, porém, não
dispõem da CAAT. Às vezes as duas
estão ausentes. Nesse caso, o
promotor costuma apresentar
sequências com uma concentração
incomumente alta de citosinas e
guaninas, denominadas regiões
CG.
2. Sequências reguladoras:
determinam o quando e quantas
vezes a transcrição do gene deve
ser feita.
a. amplificadores: mais
numerosos, quando
eliminados de um gene
diminui a velocidade da
transcrição.
b. inibidores: quando
eliminada aumenta a
velocidade da transcrição.
* Sequências de ampl. e inib. podem se
repetir em genes diferentes, mas não há
genes distintos com a mesma combinação.
estrutura: normalmente encontrados a
milhares de nucleotídeos antes do
segmento codificador. Diferentemente do
promotor, nos reguladores a sequência de
nucleotídios – tanto em número quanto em
qualidade – é específica, ou seja, varia nos
diferentes genes.
3. Sequência de finalização: perto da
extremidade 3’, ≠ códon de
finalização RNAm, fim da
transcrição.
estrutura: não pode ser identificada, mas
comumente há a sequência AATAAA, que
é necessária para o término da síntese do
transcrito primários.
Figura 13.5 Estrutura geral dos genes que
codificam os RNA mensageiros, com seus
diferentes componentes.
● Genes codificadores são 2 cópias
únicas. Exceção: genes das 5
histonas, os quais são sequenciais
no DNA e são separados por DNA
espaçadores (não transcritos).
● Conceituar o código
genético;
Parte codificante do genoma.
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Como 4 letras sibolizam 20 AA?
As células resolvem o problema utilizando
grupos de três nucleotídios – com
diferentes combinações – para codificar
cada aminoácido. Esses triplets (ou
trincas) de nucleotídios são
denominados códons. Como existem
quatro tipos de nucleotídios, o número de
triplets possível – ou seja, de códons – é de
64, dos quais são utilizados 61 (4^3 = 64).
O conjunto de 64 códons recebe o nome
de código genético.
Degeneração:
61 códons p/ 20 AA, a maior parte é
codificada por mais de um códon.
- Códons sinônimos: codificam o
mesmo AA;
- Metionina e triptofano, menos
comuns, possuem 1 códon;
- Códons de finalização: os outros 3
que não codificam AA (UAA,
UGA e UAG) sinalizam a
conclusão da síntese proteica.
Figura 13.4 Código genético. O códon
AUG define o começo da síntese proteica
(códon de iniciação) e codifica as
restantes metioninas da proteína.
Logo, retirando-se os íntrons do DNA,
que a sequência DNA-RNA-Proteína tem
unidades colineares.
● Descrever a molécula
do DNA;
Local em que se encontra a informação
genética da célula (todas tem conjuntos
teoricamente idênticos), toda a informação
é o genoma. Isso rege atividade do
embrião até a morte, define a imunidade
ou predisposição do organismo a
determinadas doenças.
- Composto por P, Desoxirribose e
um nucleotídeo, dupla-hélice
ligado por lig. de H, fitas
anti-paralelas, pares de bases
empilhados (aumenta a
estabilidade, ao retirar H20);
- Faz lig. fofodiéster (2 pentoses
C3’-C5’)
FIGURA 7.8 A. Modelo simplificado
demonstrando a estrutura helicoidal do
DNA. Os bastões representam os pares de
bases e as fitas representam o arcabouço
de açúcar e fosfato das duas cadeias
antiparalelas. B. Diagrama químico
preciso da dupla-hélice do DNA,
desenrolada para demonstrar as espinhas
dorsais açúcar-fosfato (azul) e os degraus
de pares de bases (roxo, laranja). As
espinhas dorsais correm em direções
opostas;as extremidades 5′ e 3′ são
denominadas em virtude da orientação dos
átomos de carbono 5′ e 3′ dos anéis de
açúcar. Cada par de bases apresenta uma
base purina, adenina (A) ou guanina (G) e
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uma base pirimidina, timina (T) ou
citosina (C), conectadas por ligações de
hidrogênio (linhas tracejadas vermelhas).
FIGURA 7.5 Estes nucleotídios, dois com
bases purina e dois com bases pirimidina,
são os elementos estruturais fundamentais
do DNA. O açúcar é denominado
desoxirribose, tendo em vista que é uma
variação de um açúcar comum, a ribose,
que contém mais um átomo de oxigênio
(posição indicada pela seta vermelha).
- C-G 3 lig. H; A-T 2 lig. H;
- A,G 2 ANÉIS; C,T 1 ANEL;
- As sequências alheias aos genes
ainda estão sendo decifradas, mas
há indícios que elas regulam a
expressão gênica e mantêm a
estrutura do cromossomo.
- Mais da metade do DNA é
representado por sequências de
nucleotídios não repetidas (cópias
únicas) ou que se repetem poucas
vezes. A maioria dos genes está
localizada nessa porção do DNA.
● Definir organização da
molécula de DNA
(cromossomos);
Cromossomos é constituído por uma
longa molécula de DNA
(50.10^6-250.10^6 pares de bases)
associada a diversas proteínas (histonas e
proteínas não histônicas), esse complexo
chama-se cromatina.
Para que toda essa informação caiba no
núcleo, ela é enovelada sobre si mesma
(cromossomo).
Níveis de enovelamento:
- mínimo na interfase (alta síntese de
RNA);
- máximo em divisão celular.
HISTONAS:
Papel fundamental no enovelamento da
cromatina; prot. básicas com alta
proporção de lisina e arginina, AA
positivos, e o DNA é negativo.
Tipos:
- H1: 6 subtipos, 220 AA
- H2A e H2B (+nucleoplasmina,
prot acessória ácida), H3 e H4
(+proteína N1, prot acessória
ácida): 103-135 AA, histonas
nucleossômicas (forma
nucleossomos - unidades básicas
do enovelamento da cromatina)
extremidades amina (caudas)
projetam-se para o exterior.
Figura 12.8 Quatro pares de histonas que
fazem parte do centro do nucleossomo.
Figura 12.9 A. Cromatina intacta de 10
nm. B. Nucleossomo liberado após a
digestão intensa por uma nuclease (corta o
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colar), com o núcleo histônico e 146 pares
de nucleotídios. C. Cromatossomo
separado logo após a digestão moderada
por uma nuclease, com o núcleo do
nucleossomo, a histona H1 e 166 pares de
nucleotídios.
CONDENSINAS:
Proteínas nucleares que induzem
enovelamentos sucessivos.
1º Solenoide, 30nm de diâmetro, H1, 6
nucleossomos, porções de cromatina mais
delgada (prot. nã histônicas reguladoras da
atividade gênica.)
2º Forma alças formado por prot. não
histônicas, SAR (scaffold associated
regions) DNA das extremidades. Cada
alça, um gene.
Figura 12.12 Sucessivos graus de
enovelamento da cromatina.
Durante a interfase, a cromatina
condensada dessa forma recebe o nome de
heterocromatina e a menos compacta
recebe o nome de eucromatina. (DNA
ativo, transcricional)
● heterocromatina constitutiva:
cromatina altamente condensada,
constante nas células, não
convertido em eucromatina, DNA
repetitivo satélite.
● heterocromatina facultativa:
variam nas células, e modo que
setores que aparecem como
heterocromatina em um tipo de
célula ou em uma etapa de sua
diferenciação, em outros tipos de
células e em outras etapas
aparecem como eucromatina.
(cromossomo X da mulher,
corpúsculo de Barr/cromatina
sexual, menos no ínicio do des.
embrionário e nas ovogônias).
CARIÓTIPO - Metáfase
Figura 12.15 Cariótipos humanos
normais. A. Masculino. B. Feminino.
(Cortesia de M. Drets.)
Existem 46 nas células humanas, 22 pares
(autossomos) e um sexual (XX e XY).
Com isso, são 23 pares idênticos
(homólogos), menos no homem, um vindo
do ovócito e outro do espermatozoide. As
células somáticas são diploides, as sexuais
são haploides.
Morfologia: cromátides unidas pelo
centrômero (ajuda na separação na
anáfase, um mais curto (p) e longo (q))
- Metacêntricos: pouca diferença
p-q;
- Submetacêntricos: braço p e q
bem definidos;
- Acrocêntricos: braços curtos
muito pequenos, braço curto de
heterocromatina. (13, 14, 15, 21 e
22)
obs.: SATÉLITE= extremidade livre do
braço curto, ligado a ele pela constrição
secundária - genes do RNAr 45s (fina
haste de cromatina)
@mandavmed
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Figura 12.16 Tipos de cromossomos de
acordo com a posição do centrômero.
Estruturas cromossômicas:
1. Centrômero/ Constrição Primária
que participa na divisão para as
células-filhas das duas cópias
cromossômicas, resultantes da
replicação do DNA.
2. Telômeros extremidades que são
replicadas de modo distinto,
nucleotídeos especiais que se
repetem, localização expõe ao risco
de fusão com outros telômeros ou
degradação por nuclease.
Normalmente, essas contingências
não ocorrem, pois o DNA
telomérico dobra-se sobre si
mesmo (adota a forma de uma
alça) e é protegido por um capuz
de proteínas denominadas TRF (de
telomeric repeat binding factor).
3. Origens de replicação diferentes
pontos na longa fita de DNA que
tem sequências especiais de
nucleotídeos. Além disso, todas as
origens de replicação têm em
comum sequências conservadas de
aproximadamente doze
nucleotídios denominadas ARS (de
autonomous replication sequence)
Figura 12.7 Esquema de um cromossomo,
com o centrômero, os telômeros e algumas
origens de replicação.
● Definir tipos de
segmentos de DNA
existentes
(transposons,
repetitivo, não
repetitivo, satélite,
micro/mini satélite).
DNA repetitivo: O resto do DNA
corresponde a sequências de nucleotídios
que se repetem muitas vezes.
1) o disposto em tandem (no qual o
início de uma repetição encontra-se
imediatamente após o fim da outra)
● Satélites: varia nº de repetições,
tamanho da sequência e o nº de
tandem. (Sequência alfoide 171
pares de bases nos centrômeros,
todos os cromossomos)
● Microsatélites: sequências mais
curtas que os satélites, todos os
cromossomos.
● Minisatélites: DNA repetitivo dos
telômeros + hipervariável
(diferente em cada indivíduo,
centrômeros, mendel -
paternidade/identidade), curtos.
2) o disperso (cujas cópias não estão
agrupadas e sim dispersas em diferentes
pontos dos cromossomos)
● SINE: short interspread nuclear
elements - Alu 13% do genoma
humano, 300 nucleotídeos por
cópia, sítio de corte pela enzima
Alu I, homologia com pcRNA.
● Line: long interspread nuclear
elements - Li (Line-1) 21% do
genoma humano, dois genes: prot.
de ligação e enzimática bifuncional
@mandavmed
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(endonuclease de restrição e
transcripatase reversa).
Transpósons: segmentos de DNA que
saltam de um lugar a outro, transponíveis;
codificam transposase; extremidade com
sequências iguais entre si quando lidas em
direções opostas. Nº de nucleotídios nas
repetições invertidas é fixo.
Figura 17.21 Transpóson com o gene da
transposase e as sequências de nucleotídios
inversamente repetidas em suas
extremidades.
Figura 17.22 Cortes espaçados no DNA
efetuados pela transposase. Observe a
inserção do transpóson e reparo do DNA.
- mutações da Drosophila;
- nos vertebrados, tem semelhança
com o RNA dos retrovírus. As
semelhanças são tão amplas que os
retrovírus podem ser considerados
transpósons que aprenderam a
saltar de uma célula eucarionte a
outra. No ciclo dos retrovírus, a
informação genética contida no
RNA é copiada em sentido
retrógrado (RNA → DNA) por uma
enzima denominada transcriptase
reversa, e o DNA resultante é
inserido no genoma da célula
infectada.
- Homem, versões truncadas e
mutadas de retrotranspósons não
virais (Alu e Li). Pequena
quantidade se move.
- A flexibilidade genômica foi
fundamental para evolução, mas a
maioria das mutações surgiram
pela duplicação genética.
(REVISAR TRANSPÓSSONS
GRIFFTHIS)
@mandavmed