estudo dirigido genética

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Aula 3: Síntese Proteíca e regulação da expressão gênica
01. As características do código genético são:
· universalidade: é o mesmo para praticamente todos os seres vivos. Dessa forma, uma trinca de base codifica o mesmo aminoácido em diferentes organismos. 
· degeneração: códons diferentes podem identificar um mesmo aminoácido.
· não ambiguidade: apesar de um mesmo códon ter a capacidade de codificar um mesmo aminoácido, dois aminoácidos não podem ser codificados a partir de um mesmo códon.
02. A oscilação fornece um mecanismo para lidar eficientemente com a degeneração do código genético, uma vez que a degeneração sempre ocorre no terceiro resíduo do códon. Dessa forma, a hipótese do pareamento oscilante permite que menos RNAt cubram todos os códons do código genético já que mesmo ocorrendo a degeneração na terceira base da trinca, ainda será codificado o mesmo aminoácido. Assim, a síntese proteica torna-se mais rápida enquanto ainda garante que o código seja lido com precisão.
03. Existem três classes gerais de moléculas de RNA encontradas em células procarióticas e eucarióticas e cada classe apresenta tamanho e função distintos:
· RNA transportador (RNAt): um tipo especial de molécula de RNA. Sua função é parear um códon de RNAm com o aminoácido que ele codifica. 
· RNA mensageiro (RNAm): representa a classe mais heterogênea de RNAs encontrada nas células. Os mRNAs são carreadores da informação genética, definindo a sequência de todas as proteínas da célula; eles são as “cópias funcionais” do genoma. 
· RNA ribossomal (rRNA): de procariotos consiste em três tamanhos diferentes de RNA, enquanto rRNA de eucariotos consiste em quatro tamanhos diferentes de RNA. Esses RNAs interagem uns com os outros e com proteínas para formar um ribossomo, que constitui a maquinaria básica na qual ocorre a síntese de proteínas. 
04. A subunidade grande (60s), em eucariotos, é composta de RNA 5s, 5,8s e 28s e tem como função servir de canal por onde passa a cadeia proteica que vai sendo construída. Enquanto que a subunidade menor (40s), em eucariotos, é composta de RNA 18s e tem a função de “prender” duas moléculas de RNAt e uma molécula de RNAm por meio de seus sítios de ligação. 
05. O aminoácido deve ser ativado por uma aminoacil-tRNA sintetase para formar um intermediário aminoacil-adenilato, antes que ele seja acoplado à extremidade 3′ do tRNA. 
· essa enzima catalisa a formação de uma ligação éster entre o grupamento hidroxila 3′ do nucleotídeo adenosina ao grupamento carboxila do aminoácido.
Nesse estágio ele está pronto para se ligar ao sítio A do ribossomo, onde ele vai contribuir com seu aminoácido para uma cadeia peptídica em crescimento. Existe uma sintetase específica para cada um dos 20 aminoácidos em proteínas. Essa sintetase acopla o aminoácido apropriado a todos os tRNAs que se liguem à aquele aminoácido. 
Para que se possa dar início à tradução, algumas moléculas são necessárias. Essas incluem:
· Um ribossomo (o qual tem duas parte, uma pequena e uma grande);
· Um RNAm com as instruções para a proteína que será construída;
· Um RNAt "iniciador" transportando o primeiro aminoácido da proteína, que quase sempre é a metionina (Met).
Durante a iniciação, essas peças devem se unir de maneira correta. Juntas, elas formam o complexo de iniciação, a configuração molecular necessária para começar a fazer uma nova proteína. Dentro das células eucariontes, a iniciação da tradução acontece da seguinte maneira: 
· primeiro o RNAt transportando a metionina se liga a subunidade ribossômica pequena. Juntos, se ligam à extremidade 5' do RNAm através do reconhecimento do cap 5' GTP (adicionado durante o processamento no núcleo).
· Em seguida, eles "caminham" ao longo do RNAm na direção 3' e param quando alcançam o códon de iniciação (com frequência, mas nem sempre, o primeiro AUG).
Uma vez que a iniciação foi completada, o processo de tradução da informação no mRNA em uma proteína funcional se inicia. O alongamento começa com a ligação do tRNA carregado ao sítio A do ribossomo. 
· Uma vez que o RNAt correspondente desembarca no sítio A ocorre a formação de uma ligação peptídica que conecta um aminoácido a outro. Esta etapa transfere a metionina do primeiro RNAt para o aminoácido do segundo RNAt no sítio A.
· Depois que a ligação peptídica é formada, o RNAm é puxado para frente no ribossomo por exatamente um códon. Esse deslocamento permite que o primeiro RNAt, agora vazio, saia através do sítio E. Isso também faz com que um novo códon fique exposto no sítio A, para que todo ciclo se repita.
A terminação acontece quando um códon de parada no RNAm (UAA, UAG ou UGA) entra no sítio A. Códons de parada são reconhecidos por proteínas chamadas de fatores de liberação, os quais se adaptam perfeitamente no sítio P (embora não sejam RNAt). 
· Fatores proteicos reconhecem os códons de parada.
· Fatores de liberação confundem a enzima que normalmente forma as ligações peptídicas: fazem-na adicionar uma molécula de água ao último aminoácido da cadeia.
· Essa reação separa a cadeia do RNAt, assim a proteína recém-produzida é liberada.
06. O operon lac é considerado um operon induzido, pois geralmente está inativo (reprimido), mas pode ser ativado na presença do indutor alolactose. Dessa forma, ele pode transitar entre os estado induzido positivamente e induzido negativamente. O operon lac será expresso em altos níveis somente se duas condições forem atendidas:
· A glicose deve estar indisponível: quando a glicose está indisponível, o AMPc se liga a CAP, tornando-a capaz de se ligar ao DNA. A CAP ligada auxilia a RNA polimerase a ligar-se ao promotor do operon lac.
· A lactose deve estar disponível: se a lactose está disponível, o repressor lac vai se soltar do operador (pela ligação da alolactose). Isso permite que a RNA polimerase percorra o DNA e transcreva o operon.
Estes dois eventos combinados – a ligação do ativador e a liberação do repressor – permite que a RNA polimerase se ligue fortemente ao promotor, abrindo um caminho livre para a transcrição. Isso leva a intensa transcrição do operon  lac e a produção das enzimas necessárias à utilização da lactose.
07. Os domínios essenciais de proteínas regulatórias da expressão gênica em eucariotos são:
· Domínio de ligação ao DNA: liga a proteína no sítio de ligação do DNA.
· Domínio de ativação transcricional: realiza o contato com os fatores gerais de transcrição.
· Domínio de ligação de ligante: necessário para ligação de composto que pode funcionar como ativador do fator. 
08. Os elementos reguladores são as sequências de DNA que incluem os promotores de ação cis, tais como o TATA box, os acentuadores e elementos de resposta. As proteínas reguladores são proteínas de ligação ao DNA que são fatores de transcrição de ação trans (se ligam com alta especificidade a essas sequências, e facilitam a ligação e o posicionamento da RNAPol II para a síntese de pré-mRNA). 
· Regulador cis: Os elementos reguladores são designados como uma sequência ou um elemento de ação cis para enfatizar que ele afeta somente o gene próximo no mesmo cromossomo. Uma vez que o promotor é crítico para a expressão gênica, é frequentemente reconhecido como sendo parte do gene que ele controla, visto que sem ele o mRNA não seria sintetizado. 
· Regulador trans: Os fatores de transcrição são algumas vezes denominados como fatores de “ação trans” para enfatizar que, como proteínas solúveis, eles podem se difundir dentro do núcleo e atuar em múltiplos genes diferentes em cromossomos distintos. 
09. A epigenética é um campo amplo que, em geral, trata de modificações herdáveis de DNA e proteína que não alteram a sequência do DNA, mas que tem um impacto significativo na expressão gênica.
010. A metilação do DNA é uma das modificações químicas que mais freqüentemente ocorrem em eucariotos. É uma modificação química na qual normalmente ocorre a adição de um grupamento metilà posição C5 do anel da citosina, catalizada por enzimas DNA metiltransferases, levando à formação de 5-metilcitidina. A metilação do DNA silencia a expressão de genes interferindo com a ligação de complexos proteicos responsáveis pela transcrição. Na acetilação, as enzimas histona acetilases adicionam grupos acetis aos resíduos de lisina das histonas. A acetilação das histonas resulta na descompactação da cromatina, o que permite a expressão gênica Já as histonas deacetilases promovem a remoção de grupos acetis, tornando a cromatina mais condensada e impedindo a expressão gênica.
011. O imprinting é caracterizado como um fenômeno em que certos genes são expressos somente por um alelo. Os genes que sofrem imprinting tendem a ter o alelo “imprintado” (silenciado) e portanto apresentam expressão monoalélica. Os genes com imprinting paterno somente se expressam do alelo materno (pois os genes paternos estão silenciados) e os com imprinting materno têm sua expressão apenas do alelo paterno (pois os genes maternos estão silenciados). Alterações no imprinting tem sido relatadas como causa de diversas doenças humanas. As síndromes de Prader-Willi e Angelman constituem patologias clinicamente distintas, embora ambas ocorram por perda (de função) de genes na região 15q11-q13 do cromossoma 15. Dentro desta região, vários genes são transcricionalmente ativos apenas no cromossomo herdado do pai (imprinting materno), enquanto outros são ativos apenas no cromossomo herdado da mãe (imprinting paterno). Assim, existem vários genes nessa região que são ativos em apenas um dos cromossomos e se a única cópia ativa for perdida por uma deleção cromossômica nenhum produto gênico será gerado, resultando em doença.