10 Acidos nucleicos

Prévia do material em texto

Biologia Molecular
Ácidos nucleicos
Nucleotídeo
Papel dos nucleotídeos no metabolismo celular:
- constituinte dos ácidos nucleicos - RNA e DNA
- fonte de energia no metabolismo -> ATP
- molécula-sinal em respostas celulares - > cAMP
- componente estrutural de enzimas e co-fatores -> 
NAD, FAD, etc
Nucleotídeo
Monômero dos ácidos nucleicos
Unidades:
Pentose (5 C)
Base nitrogenada – pirimidinas ou purinas
Fosfato - C 5’
Compostos 
heterocíclicos
Nucleotídeo
Base nitrogenada + Pentose + Fosfato
Nucleosídeo = Base nitrogenada + Pentose
Pentoses
Nas formas β-furanose
Define a identidade do ácido nucleico
Bases nitrogenadas
Compostos fracamente básicos
Hidrofóbicas e insolúveis em pH neutro
Pirimidinas e Purinas
Bases nitrogenadas
Secundárias:
Nucleotídeo
Numeração: 
Pentose = Carbonos – 1’ a 5’
D-ribose e 2´-desoxi-D-ribose
Forma aldeído
Forma β-furanose
Nucleotídeo
Numeração: 
Base nitrogenada – pirimidinas = 1 a 6
purinas = 1 a 9
Ligação pentose – pirimidina – C 1’ N-1:
pentose – purina – C 1’- N-9 
Covalentemente por ligação N-β-glicosídica 
Nucleotídeo
Numeração: 
Fosfato esterificado no 5’: mono-, di-, tri-
• DNA: Armazenamento e transferência da 
informacão biológica
– Estabilidade a longo prazo
• RNA: molécula intermediária na síntese proteica.
Tipos:
– RNA ribossomal (rRNA) - componentes estruturais de 
ribossomos
– RNA mensageiro (mRNA) - intermediário
– RNA transferência (tRNA) - moléculas adaptadoras que 
traduzem informação no mRNA em aminoácidos
– snRNA, microRNA, etc
Tipos de Ácidos nucleicos
– Adenina 
– Guanina
– Citosina 
– Timina
– Adenina
– Guanina
– Citosina
– Uracila
Purinas
Pirimidinas
Bases Nitrogenadas
DNA RNA
Açúcar
Desoxirribose Ribose
Fita dupla Fita simples
Diferenças entre DNA e RNA
ou adenilatoou adenilato
ou adenilato
ou guanilato
ou uridilato
ou citidilato
ou desoxiadenilatoou desoxiadenilato
ou desoxiguanilato
ou desoxitimidilato
ou desoxicitidilato
Ligação 
Fosfodiéster
Polaridade
5’ fosfato→ 3’ hidroxila
Esqueleto covalente e 
grupos laterais ligados 
em intervalos regulares
Esqueleto hidrofílico
Grupos fosfatos ionizados
Com carga negativa em 
pH7
Oligonucleotídeo e polinucleotídeo
Pareamento de bases nitrogenadas
Ligações de Hidrogênio
C G
base “grande” – base “pequena”
grupos amino e carbonila
Ligações de Hidrogênio
A=T
Polímeros
• Antiparalelismo
• Pareamento obrigatório
• Complementariedade
• Helicoidização
Propriedades do DNA
Estrutura do DNA
Níveis de complexidade 
hierárquica
- Primária: sequência 
nucleotídica
- Secundária: regular e 
estável
- Terciária: enovelamento
Estrutura do DNA
Compreensão das doenças por intermédio da química dos tecidos
Estudo do pus com isolamento do material nuclear dos leucócitos
Nova substância levemente ácida e rica em fósforo = NUCLEÍNA/ ACIDO NUCLEICO
1868: Johann Friedrich Miescher
Estrutura do DNA
1928: Fred Griffith
DNA como portador da informação genética: Princípio Transformante 
1944: Comprovado por Avery, MacLeod e McCarty
http://www.esacademic.com/pictures/eswiki/70/Fred_Griffith_and_%22Bobby%22_1936.jpg
Streptococcus
pneumoniae
Cepa S
Streptococcus
pneumoniae
Cepa R
Estrutura do DNA
1950 - Erwin Chargaff: técnica para medir a 
quantidade de cada tipo de base no DNA de 
diferentes espécies.
Seus dados mostraram que:
. quantidade relativa de um dado nucleotídeo 
pode ser diferente entre as espécies, mas 
sempre A = T e G = C.
. razão 1:1 entre bases púricas e pirimídicas 
em todos os organismos estudados: A + G = 
T + C.
. quantidade relativa de cada par AT ou GC 
pode variar bastante de organismo para 
organismo: razão A+T/G+C é característica 
da espécie analisada.
. Em diferentes tecidos de um organismo é 
sempre o mesmo
. Não varia com a idade, nutrição, etc.
Estrutura do DNA
Estrutura do DNA
1952: Maurice Wilkins e Rosalind Franklin
Difração de raios X, mostrou um padrão de periodicidade e largura uniforme do DNA
Não desenvolveram a estrutura tridimensional completa da molécula
1953 
• 2 cadeias independentes, não ramificadas; 
• Dupla hélice (duplex) regular e antiparalela, sentido
direito;
• Eixo externo hidrofílico - desoxiribose + fosfato;
• Bases hidrofóbicas (planas) no interior;
• Uma volta completa tem cerca de 34 Å e 2 sulcos: 
principal (maior) e secundário (menor);
• Diâmetro aproximado de 20 Å; 
• A distância entre dois nucleotídeos adjacentes é de 3.4 Å.
Meio aquoso: 10,5 PB e 36 Å.
Estrutura do DNA
Estrutura do DNA
Estabilidade da estrutura secundária: 
integridade, flexibilidade e variabilidade
1. Ligações de H – pareamento Watson e Crick 
função de forma tautômero – distância correta 
entre C-1’ -> A -T e G - C
2. Interações de empilhamento de PB 
1. Interações dipolo-dipolo e de van der Waals 
2. Interações hidrofóbicas (minimiza contato com a 
água)
Estrutura do DNA
Estruturas alternativas (tipos de conformações 
secundárias) do DNA
➢ A-DNA: dextrógiro, mais curto e mais largo, para uma volta completa 
necessita de 11 PB; plano inclinado; - água disponível;
➢B-DNA: dextrógiro, mais longo e mais fino, para uma volta completa 
necessita de 10 PB; + água disponível; ausência de sequências incomuns;
➢Z-DNA: levógiro, ainda mais longo e fino, para uma volta completa necessita 
de 12 PB; esqueleto em ziguezague; meio salino.
Estruturas alternativas (tipos de conformações 
secundárias) do DNA
➢ DNA triplo (triplex): A interação entre o RNA e o DNA faz com que exista 
uma espécie de tripla hélice híbrida (incluindo os dois tipos de molécula), que 
seria capaz de “recrutar” uma proteína especializada em "desligar" o DNA. 
Estruturas alternativas (tipos de conformações 
secundárias) do DNA
➢DNAs i-motif: Recentemente, cientistas evidenciaram uma nova estrutura de DNA 
em células humanas que não possui o formato em dupla hélice. A i-motif já havia sido 
observada em células in vitro por pesquisadores na década de 1990, mas apenas 
agora essa estrutura batizada de “estrutura de motivo intercalado” (intercalated motif 
structure, em inglês) foi testemunhada in vivo. Assim, os pesquisadores mostraram 
que a i-motif existe naturalmente dentro das células. O formato de “nó torcido” é 
resultado da ligação de quatro filamentos de DNA. No nível molecular isso ocorre 
quando citosinas de um mesmo filamento do DNA ligam-se a outras citosinas 
presentes nesse filamento, ao invés de ligarem-se às guaninas de um segundo 
filamento, como ocorre na estrutura “clássica” em dupla hélice. Possivelmente a i-
motif está relacionada com a regulação gênica, visto que essas estruturas do DNA são 
transitórias e sua formação depende da fase do ciclo celular e do pH. Além disso, a 
formação in vivo dessas estruturas acontece em regiões reguladoras do genoma 
humano. Dessa forma, a i-motif deve ajudar a “ligar” e a “desligar” genes ao checar se 
um gene está sendo lido ativamente ou não. Agora, os pesquisadores desejam 
entender quais as funções exatas dessas formas alternativas de DNA e também 
investigar se aberrações nessas estruturas podem acarretar em 
consequências patológicas para os seres vivos. 
Outra estrutura de DNA, chamada DNA Quadruplo G (G-quadruplex – G4), 
foi identificado em células humanas em 2013, fez-se o uso de um anticorpo 
manipulado para revelar o G4 dentro das células.
Estrutura do DNA
• Possibilita o armazenamento e a codificação de 
imensa quantidade de informação: 4n
• Sugere um mecanismo para replicação pela 
complementariedade (transmissão)
• Fornece mecanismo de defesa contra perda da 
informação genética causada por um dano
• A complementariedade das cadeias permite que 
ambas se identifiquem e se reunam em uma 
mistura complexa: hibridização 
Vantagens da Estrutura 
Molecular do DNA
Armazenamento do DNA
Reparo do DNA
Reparo do DNA
Reparo do DNA
Hibridização do DNA
Hibridização do DNAHibridização do DNA
Hibridização do DNA
Hibridização do DNA
Quais os RNAs conhecidos? 
mRNAs RNAs mensageiros, codificam proteínas (4%) 
rRNAs RNAs ribossomais, formam a estrutura básica do ribossomo e
catalisam a síntese protéica (85%)
tRNAs RNAs transportadores, elementos essenciais para a síntese
protéica, funcionando como adaptadores entre o mRNA e os
aminoácidos (10%)
snRNAs e
snoRNAs
Pequenos RNAs nucleares e nucleolares, atuam em uma série de
processos nucleares, incluindo o splicing do pré mRNA (1%) e
processamento do RNAr
MicroRNAs que atuam em diversos processos celulares (Ex:
transporte, degradação, inibição de tradução, processamento de
RNAr). siRNAs protetores da integridade do genoma.
Outros RNAs não-
codificantes 
TIPO DE RNA FUNÇÃO
RNA Mensageiro
Carreia as instruções de codificação para os peptídios do DNA para 
um ribossomo e fornece um molde para unir os aminoácidos
mRNA Procariotos x Eucariotos
Vida curta: produção e degradação rápida 
RNA Mensageiro
Transcrição em eucariontes
Processamento de mRNA Eucarioto
1. Capeamento
2. Poliadenilação
mRNA Eucariotos: capuz e cauda 
Capuz (cap 5): metilação - reconhecimento ribossomal, ajuda na 
estabilidade e influencia a retirada de íntrons
Cauda poli A: poliadenilação (200 a 250): estabilização até o fim da 
tradução
O splicing ou recomposição consiste na retirada 
dos íntrons de um RNA precursor, de forma a 
produzir um mRNA maduro funcional.
Essa excisão dos íntrons do mRNA é um evento 
muito importante e requer uma extrema 
precisão das enzimas envolvidas no processo. A 
falta ou o acréscimo de um único nucleotídeo em 
um exon pode levar a uma alteração de leitura e 
a produção de uma proteína completamente 
diferente da original.
3. Splicing
Íntrons
- região intercalar não codificante
- presente em todas as classes de genes 
eucariontes
- podem variar de 0 a mais de 60
- 200 a 50.000 nucleotídeos
- mais longos que os éxons
Splicing
Spliceossomo
Complexo molecular 
formado por 5 
snRNAs e 300 
proteínas
-Local de corte 5´ (GU)
-Local de corte 3´ (AG)
-Ponto de ramificação 
(A) em 20 a 50b do AG
Splicing alternativo
2 3 1 4 ou 4 1 3 2 ou 3 4 2 1 etc
Transcrito Primário a Proteína
RNA Transportador
Ligação entre a sequência codificada de nucleotídeos no RNAm e a sequência 
de aminoácidos de um peptídeo. Estrutura secundária com grampos e alças.
RNA Transportador
Alto número de bases modificadas depois da transcrição.
Unidades Ribossomais
Partículas necessárias à síntese protéica: RNAr + proteína r
Funções: 
- Estrutural
- Facilitar 
fixação sobre 
outros RNAs
- Reconhecer 
no RNAm o 
local de início 
da tradução
- Catalítico
Ribossomos
Expressão gênica: padrão geral
snRNA ou pequeno nuclear
snoRNA ou pequeno nucleolar
miRNA ou micro
miRNA ou micro
Enquanto os microRNAs são codificados do próprio genoma, os pequenos RNAs de 
interferência (siRNAs) são geralmente provenientes de outros precursores, podendo ser
produzidos durante uma infecção viral, a partir de um transgene, transposon, gene
endógeno ou introduzido artificialmente.
	Slide 1
	Slide 2
	Slide 3
	Slide 4
	Slide 5
	Slide 6
	Slide 7
	Slide 8
	Slide 9
	Slide 10
	Slide 11
	Slide 12: Tipos de Ácidos nucleicos
	Slide 13
	Slide 14
	Slide 15
	Slide 16
	Slide 17
	Slide 18
	Slide 19: Pareamento de bases nitrogenadas
	Slide 20
	Slide 21
	Slide 22
	Slide 23
	Slide 24
	Slide 25
	Slide 26
	Slide 27
	Slide 28
	Slide 29
	Slide 30
	Slide 31
	Slide 32
	Slide 33
	Slide 34
	Slide 35
	Slide 36
	Slide 37
	Slide 38: Estrutura do DNA
	Slide 39
	Slide 40
	Slide 41
	Slide 42
	Slide 43
	Slide 44: Estrutura do DNA
	Slide 45
	Slide 46
	Slide 47
	Slide 48
	Slide 49
	Slide 50
	Slide 51
	Slide 52
	Slide 53
	Slide 54
	Slide 55
	Slide 56: RNA Mensageiro
	Slide 57: mRNA Procariotos x Eucariotos
	Slide 58: RNA Mensageiro
	Slide 59: Processamento de mRNA Eucarioto
	Slide 60: 1. Capeamento
	Slide 61
	Slide 62: mRNA Eucariotos: capuz e cauda 
	Slide 63
	Slide 64
	Slide 65: Spliceossomo
	Slide 66: Splicing alternativo
	Slide 67: Transcrito Primário a Proteína
	Slide 68: RNA Transportador
	Slide 69: RNA Transportador
	Slide 70: Unidades Ribossomais
	Slide 71: Ribossomos
	Slide 72: Expressão gênica: padrão geral
	Slide 73
	Slide 74
	Slide 75
	Slide 76
	Slide 77