BIOTECNOLOGIA E BIOINFORMÁTICA

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<p>BIOTECNOLOGIA E BIOINFORMÁTICA</p><p>AULA 1 – HISTÓRIA DA BIOTECNOLOGIA</p><p>· BIOTECNOLOGIA</p><p>a. Primeira geração (idade nova)</p><p>I. 6000-2000 a.C</p><p>II. Utilizavam organismos na fermentação de grãos de cereais para obtenção de pães e bebidas alcoólicas.</p><p>III. Domesticavam plantes e animais.</p><p>IV. Faziam uso de fitoterápicos.</p><p>b. Segunda geração</p><p>I. Desenvolvimento de técnicas de cultivo e extração, com a produção de antibióticos a partir de fungos.</p><p>II. Maior compreensão dos microrganismos.</p><p>c. Terceira geração</p><p>I. Isolamento, manipulação de genes, aplicação de enzimas de restrição e anticorpos monoclonais.</p><p>II. Werner Arber, que propôs uma forma de defesa específica das bactérias contra o DNA externo dos fagos, utilizando um mecanismo de defesa genético por catálise enzimática.</p><p>III. Descoberta das endonucleases de restrição e das enzimas ligases serviram de base para a produção de:</p><p>· Insulina em bactérias</p><p>· Drogas monoclonais de hibridomas de células de mamíferos</p><p>· Técnicas de cultura de célula ou tecidos</p><p>· Purificação em larga escala de proteínas e macromoléculas.</p><p>d. Biotecnologia moderna</p><p>I. Inserção do DNA recombinante ou rDNA nas bactérias.</p><p>II. Fabricação de produtos uteis a partir de organismos inteiros ou partes de organismos.</p><p>e. Nova Era da biotecnologia</p><p>I. Aproveita os organismos biológicos para criar materiais de consumo</p><p>II. Como faz a empresa MIssion Barns que ´´cultiva`` células de origem animal para a produção de carne. Retira células de tecidos animais e as imerge em biorreatores com líquidos com vitaminas, proteínas e tudo o que precisam para se multiplicarem.</p><p>· Tipos de biotecnologia</p><p>a. Biotecnologia vermelha: tecnologia desenvolvida para medicina (insulina humana produzida por bactérias).</p><p>b. Biotecnologia branca: tecnologias para melhorar os processos industriais (utilizam enzimas e organismos vivos).</p><p>c. Biotecnologia verde: tecnologia para a agricultura (transgênicos).</p><p>d. Biotecnologia: tecnologias para a aproveitamento dos recursos marinhos (processos e organismos da biologia marinha).</p><p>e. Biotecnologia amarela: nutrição e produção de alimentos (fermentação para produção de alimentos e bebidas).</p><p>f. Biotecnologia cinza: proteção e recuperação do meio ambiente (bactéria comedora de petróleo).</p><p>g. Biotecnologia marrom: tratamento do solo (desenvolvimento de tecnologias de interesse ao ser humano e ao meio ambiente).</p><p>h. Biotecnologia dourada: bioinformática e nanobiotecnologia</p><p>i. Biotecnologia roxa: propriedade intelectual e biossegurança (regulamentação e resolução de problemas</p><p>j. Biotecnologia preta: armamento biológico (desenvolvimento de armas biológicas, vigilância e anti-terrorismos).</p><p>AULA 2 REVISÃO DE BIOLOGIA MOLECULAR</p><p>· Genética aplicada a biotecnologia</p><p>a. Biotecnologia é um conjunto de técnicas que utilizam os seres vivos no desenvolvimento de processos e produtos que tenham uma função econômica e/ou social.</p><p>b. Com a descoberta da estrutura do DNA houve a biotecnologia moderna, consiste na manipulação controlada e intencional do DNA por meios das técnicas de engenharia genética.</p><p>· Estrutura e composição do DNA e RNA</p><p>a. Vários nucleotídeos juntos que são formados por uma base nitrogenada, uma pentose e um fosfato.</p><p>b. Bases nitrogenadas divididas em</p><p>I. Purinas = adenina e guanina</p><p>II. Pirimidinas = Timina, Citosina e Uracila</p><p>III. No DNA a quantidade de purinas (A + G) é sempre igual a de pirimidinas (T + C).</p><p>c. Estrutura do DNA</p><p>I. Fita dupla</p><p>II. 5’→3’</p><p>III. T, C, A e G.</p><p>IV. Informação genética.</p><p>d. Estrutura do RNA</p><p>I. Fita simples</p><p>II. 5’→3’</p><p>III. U, C, A e G</p><p>IV. Síntese proteica, transporte de aminoácidos, participação na expressão gênica e regulação da expressão gênica.</p><p>V. Em eucariotos (humanos) é armazenado no núcleo das células e nas mitocôndrias.</p><p>· Material genético dos procariotos</p><p>a. Moléculas de DNA circular</p><p>b. Citoplasma</p><p>c. Pode haver plasmídeos (DNA extracromossomal – adaptação a mudanças ambientais).</p><p>· Dogma central</p><p>a. DNA → (transcrição) RNA → (tradução) Proteína</p><p>b. Unidirecional</p><p>c.</p><p>d. Transcrição: os genes que codificam uma proteína são copiados em fitas simples de RNA mensageiro e ocorre no núcleo.</p><p>e. Tradução: através da complementariedade das bases nitrogenadas o RNA é lido e traduzido nos ribossomos para sua forma de proteína;</p><p>· Genes</p><p>a. Região onde fica toda a informação para a expressão do produto gênico.</p><p>b. Splicing alternativo: união dos éxons e exclusão dos íntrons. Pode gerar isoformas diferentes de proteínas originárias do mesmo gene.</p><p>c. Código genético</p><p>I. Códon: três nucleotídeos no mRNA que especificam um aminoácido.</p><p>II. Anti-codon: três nucleotídeos no tRNA que se liga ao códon do mRNA durante a tradução.</p><p>III. Stop códon: UAA, UAG, UGA</p><p>IV. Start códon: AUG</p><p>V. O código é degenerado, porque mais de um códon podem codificar o mesmo aminoácido.</p><p>VI. O ribossomo move-se ao longo de três bases por vez.</p><p>VII. Toda vez que uma célula se divide todas as informações da célula-mãe devem ser passadas para as células-filhas. Para que isso ocorra, é fundamental que o DNA sofra “duplicação” ou "replicação".</p><p>VIII. O DNA controla todas as atividades químicas do metabolismo celular. Isso ocorre através do controle que o DNA exerce sobre a produção de proteínas.</p><p>IX. É a partir do DNA que são produzidas moléculas de RNA através do processo de "transcrição". As moléculas de RNA migram para o citoplasma e controlam a síntese de proteínas, processo conhecido como "tradução".</p><p>AULA 2 PARTE 2 TECNOLOGIA DO DNA RECOMBINANTE</p><p>· Conjunto de técnicas que permitem a manipulação de moléculas de DNA, considerando sequências específicas, com a perpetuação de tal sequência in vivo.</p><p>· DNA recombinante:</p><p>a. Molécula de DNA formada pela ligação de duas moléculas de origens diferentes (DNA de plante ligado a um plasmídeo).</p><p>· Enzimas de restrição;</p><p>a. Nuclease que cliva fita dupla de DNA sempre que identifica uma sequência particular de nucleotídeos que seja o sitio de restrição da enzima, atuando como uma tesoura molecular.</p><p>b. Função natural: proteger o DNA bacteriano do DNA exógeno.</p><p>c. Tipos de corte:</p><p>I. Extremidades abruptas: corta em simetria</p><p>II. Extremidades coesivas: simétricos mas, fora do eixo de simetria</p><p>· O que fazer após obter a sequência de interesse?</p><p>a. Clonagem do DNA:</p><p>I. Principal processo da tecnologia do DNA recombinante</p><p>II. Separação de um gene ou um segmento de DNA específico, que se liga a uma pequena molécula de DNA transportador e depois replica este DNA recombinante milhões de vezes.</p><p>b. Etapas da clonagem;</p><p>I. Escolhe o gene</p><p>II. Isola o gene</p><p>III. Escolhe um vetor</p><p>IV. Une os dois, formando um DNA recombinante</p><p>V. Transfere o DNA para uma célula</p><p>VI. Identifica e seleciona as células recombinantes</p><p>c. Vetores de clonagem: transportam o gene para o interior da célula hospedeira</p><p>I. Bacteriófago: vírus que infecta bactérias, o DNA inserido no fago é empacotado in vitro</p><p>II. Plasmídeo: moléculas circulares duplas de DNA capazes de se reproduzir independentemente do DNA cromossômico são utilizados para clonar fragmentos de até 9 kb.</p><p>III. Cosmídeo: moléculas de DNA extracromossomais, híbridos entre plasmídeos e bacteriófagos, 3 vezes maior do que os bacteriófagos. O DNA do cosmídeo é injetado no interior da célula hospedeira, circulariza igual ao DNA do fago e replica como um plasmídeo normal, sem expressão de qualquer função do fago.</p><p>IV. YAC: cromossomos artificial de leveduras. Moléculas de DNA fita dupla linear que podem conter insertos 1.000 Kb. Assim, podem-se isolar clones que apresentem sequências sobrepostas de insertos e que contenham coletivamente quase um cromossomo humano inteiro.</p><p>V. Todo vetor deve ter de maneira geral: Origem de replicação, sítio de clivagem, marcador de seleção, sequência de poliA, regiões de sequenciamento e tamanho adequado.</p><p>d. Célula hospedeira: células de fácil manipulação, crescimento rápido e constituição genética bem conhecida.</p><p>e. Ligação</p><p>I. Ligases: atuam na clonagem molecular unindo o fragmento de interesse ao vetor utilizado, formando um híbrido vetor. Sua função na célula é reparar quebras em fitas individuais, que surgem em moléculas de DNA</p><p>de fita dupla durante a replicação do DNA.</p><p>f. Preparação das bactérias</p><p>I. Precisam se tornar competentes</p><p>g. Inserção do DNA dentro da célula bacteriana</p><p>I. Transformação química: As bactérias e o vetor são misturados com uma solução de cloreto de cálcio seguido de um choque térmico de curta duração, - os íons cálcio têm a função de neutralizar as cargas do DNA e da membrana bacteriana, facilitando a passagem do vetor pela membrana no momento do choque térmico</p><p>II. Eletroporação: ação da corrente elétrica, sobre os componentes da membrana citoplasmática, polarizando a célula e gerando uma diferença de potencial. Quando este potencial ultrapassa um limiar de voltagem, ocorre abertura dos poros provisórias na membrana celular, promovendo um fluxo de íons e moleculas através das membranas. A remoção do campo elétrico resulta no fechamento espontâneo dos poros bacterianos.</p><p>h. Seleção de clones recombinantes</p><p>I. Se o vetor for uma bactéria usa-se antibiótico para ver quais células foram transformadas.</p><p>II. Podem ser também utilizados marcadores que são inativados com a inserção do DNA estranho no plasmídio. Exemplo: sistema de diferenciação branco-azul. A inserção do DNA estranho no sítio de clonagem do plasmídeo causa a interrupção do gene que codifica a produção de β-galactosidade, levando à perda da função da β-galactosidase.</p><p>AULA 3 EXPRESSÃO DE PROTEÍNAS RECOMBINANTES/HETERÓLOGAS EM BACTÉRIAS</p><p>· Expressão heteróloga de proteína significa que uma proteína é experimentalmente colocado em uma célula que normalmente não a expressa.</p><p>· A sequência de aminoácidos bem como a função da proteína, são determinadas pela sequência de pares de bases no gene que a codifica.</p><p>· Microrganismos geneticamente modificados, capazes de sintetizar proteínas em grande quantidade é mais vantajoso.</p><p>· Regiões promotoras: sequências específicas reconhecidas pela RNA polimerase que direcionam a transcrição de genes. Promotores que possuem sequências iguais ou muito próximas às de consenso são promotores fortes, que causam um frequente início de transcrição. Já, promotores com várias substituições nessas regiões são promotores fracos, que têm a velocidade de iniciação da transcrição várias vezes diminuída.</p><p>· Clonagem da E.coli</p><p>a. Promotor forte, RBS e ATG;</p><p>b. Sítio de múltipla clonagem;</p><p>c. Promotores induzíveis;</p><p>d. Sinais de secreção.</p><p>e. A sequência de Shine-Dalgarno é uma sequência do RNA mensageiro de bactérias e arqueas localizado a cerca de 8 bases a montante do códon de início AUG. Essa sequência de RNA ajuda a recrutar o ribossomo ao RNA mensageiro (mRNA) para iniciar a síntese de proteínas, alinhando o ribossomo com o códon de início.</p><p>f. Não necessariamente a proteína produzida vai ter a mesma função biológica.</p><p>g. Vantagens:</p><p>I. Vasto conhecimento</p><p>II. Diversidade de vetores de clonagem</p><p>III. Fácil controle da expressão genica</p><p>IV. Fácil crescimento com elevadas produções</p><p>V. Secreção do produto no meio da cultura.</p><p>h. Desvantagens:</p><p>I. Não realiza modificações pós traducionais</p><p>II. Capacidade limitada de formar pontes dissulfídricas</p><p>III. Atividade biológica e imunogenicidade podem diferir da proteína natural;</p><p>IV. Elevado conteúdo de endotoxinas;</p><p>i. Razões da expressão ineficiente em E.coli</p><p>I. Características estruturais da sequência de nucleotídeos do gene</p><p>II. Instabilidade do mRNA;</p><p>III. Reduzida eficiência traducional;</p><p>IV. Dificuldade de enrolamento da proteína;</p><p>V. Diferença de utilização de códons</p><p>VI. Toxicidade da proteína para o hospedeiro.</p><p>· Purificação de proteínas</p><p>a. Os melhores métodos para fracionamento de proteínas utilizam cromatografia em coluna, que tem como base as diferenças no tamanho, carga, afinidade de ligação e de outras propriedades. São elas:</p><p>I. Cromatografia de troca iônica = explora as diferenças no sinal e na magnitude da carga elétrica líquida.</p><p>II. Cromatografia de exclusão pelo tamanho = separa as proteínas de acordo com seu tamanho.</p><p>III. Cromatografia de afinidade.</p><p>b. Em alguns casos proteínas de eucarioto produzidas em bactéria não são solúveis, pode ser feito eletroforese onde o mais leve fica em baixo.</p><p>· Diferentes sistemas de expressão: procariotos e eucariotos</p><p>a. Procarioto</p><p>I. E. coli</p><p>b. Eucarioto</p><p>I. Leveduras</p><p>II. Células de inseto</p><p>III. Cultura de células de mamíferos</p><p>IV. Células de plantas</p><p>· Algumas proteínas de interesse comercial não são eficientemente expressas em microrganismos procariotos:</p><p>a. Conformação incorreta</p><p>b. Ausência de modificações pós-traducionais</p><p>c. Baixos níveis de expressão;</p><p>d. Produção de proteínas na sua forma nativa, pois estes sistemas permitem modificações pós-traducionais essenciais para a função de determinadas proteínas. Exemplo: glicosilação.</p><p>AULA 4 BIBLIOTECA DE DNA E Cdna</p><p>· Biblioteca genômica</p><p>a. Coleção de clones de DNA representando o genoma de um organismo.</p><p>b. Permite o estudo do potencial gênico do organismo e sua regulação.</p><p>c. Com apenas uma enzima os fragmentos podem não ser tão homogêneos, por isso é necessário mais de uma enzima.</p><p>d. Quanto menor a sequência de bases, maior o número de fragmentos e menor os tamanhos.</p><p>· Biblioteca de cDNA</p><p>a. Conjunto de clones que representam os mRNAs expressos por determinado tipo de célula e em determinado período do desenvolvimento. Tem por objetivo analisar o RNAm e possíveis variações proteicas.</p><p>b. Trasncriptoma: conjunto de todas as moléculas de mRNA ou transcritos expressos por um organismo, muda ativamente de acordo com o estágio do desenvolvimento ou condições ambientais.</p><p>c.</p><p>d. Isolamento do mRNA utilizando uma coluna de eluição</p><p>e. Quanto maior a abundância de determinado mRNA, maior a facilidade para seu isolamento.</p><p>f. Permite estudar localização e função por interação do produto gênico</p><p>I. Gene repórter</p><p>II. Seleção</p><p>III. Identificação</p><p>g. Como montar a biblioteca de cDNA</p><p>I. Momento em que meu RNAm de interesse esteja supostamente mais expresso, depende dos objetivos do estudo.</p><p>II. Extração de RNA → síntese do cDNA e da segunda fita → adequação das extremidades → ligação em vetores → transformação, seleção dos recombinantes, isolamento dos clones → utilização em pool ou utilização individualizada.</p><p>AULA 5 BIOTECNOLOGIA APLICADA A SAÚDE</p><p>· PCR = Reação em Cadeia da Polimerase</p><p>a. Desenvolvida em 83, possibilita a amplificação in vitro de fragmentos de DNA específicos, partindo-se de uma quantidade mínima de DNA alvo. Processo análogo a replicação do DNA.</p><p>b. Componentes:</p><p>I. DNA contendo o gene a ser replicado</p><p>II. Primers</p><p>III. Nucleotídeos para replicação do DNA</p><p>IV. Taq polimerase</p><p>V. Termociclador: controla mudanças de temperatura gerando três fases distintas que ocorrem em cada ciclo, sendo elas: Desnaturação: (94-95</p><p>· Desnaturação (94-95◦C): rompimento das pontes de hidrogênio que unem as duas fitas.</p><p>· Anelamento (em torno de 57 ◦C): anelamento dos primers (composto de DNA) em posições específicas.</p><p>· Extensão: (72-75◦C): extensão da sequência a ser amplificada pela ação da DNA polimerase.</p><p>· A amplificação é exponencial, sendo sempre o dobro do ciclo anterior. Podendo realizar 36 ciclos.</p><p>· Sequenciamento do DNA</p><p>a. Método químico ou Maxan-Gilbert: utiliza quatro reações de degradação química separadas que removem bases da extremidade 5' dos fragmentos de DNA uma a uma.</p><p>b. Método de Sanger: A diferença é que a primeira marcava diretamente o DNA a ser sequenciado enquanto a de Sanger, marcava os fragmentos de DNA sintetizados a partir da fita molde.</p><p>I. Adiciona didesoxiribonucleotídeos (ddNTP’s), que são nucleotídeos modificados que não possuem o grupo OH livre no carbono 3’ da pentose.</p><p>II. Cada nucleotídeo é marcado com um corante fluorescente.</p><p>III. Após a eletroinjeção, os fragmentos começam a migrar e encontram, um feixe de raios laser que excita os fluoróforos presentes na extremidade 3´ de cada fragmento fazendo com que emitam fluorescência característica de um dos quatro tipos de fluoróforo.</p><p>· Microarranjos de DNA: permite investigação de milhares de genes de maneira simultânea e é utilizada na análise da expressão gênica.</p><p>a. São lâminas de vidro nas quais segmentos de fita-única ("sondas") são fixados</p><p>e imobilizados de forma ordenada e em áreas específicas ("célula de sonda"). Na lâmina, cada célula de sonda contém milhões de cópias de um determinado transcrito, ou um segmento gênico em particular, que pode posteriormente ser identificado.</p><p>AULA 6 TERAPIA GÊNICA</p><p>· Terapia gênica</p><p>a. Introdução em um organismo, com o uso de técnicas de DNA recombinante, genes sadios (denominados “genes terapêuticos”) para substituir, manipular ou suplementar genes inativos ou disfuncionais.</p><p>b. Consiste em habilitar células de defesa do corpo com receptores capazes de reconhecer o tumor. O ataque é contínuo e específico e, na maioria das vezes, basta uma única dose.</p><p>· Vetores</p><p>a. 3 classes principais:</p><p>· Vetor plasmidial (improvável introdução em órgão de difícil acesso)</p><p>· Vetor viral</p><p>· Vetor nanoestruturado</p><p>· Anticorpos monoclonais</p><p>a. Produção de anticorpos que têm como alvo especificamente um determinado antígeno, como o encontrado nas células cancerígenas. A partir daí são feitas várias cópias desse anticorpo em laboratório, o que são denominados anticorpos monoclonais.</p><p>b. Das células B imunes o hibridoma herda o código genético para um anticorpo específico e das células de mieloma herda a capacidade de crescer indefinidamente em culturas de tecidos. Fazendo a clonagem e reclonagem das células de hibridoma consegue-se sintetizar indefinidamente o mesmo anticorpo.</p><p>· Células-tronco</p><p>a. Células indiferenciadas que podem se transformar em células específicas. Encontradas principalmente na medula óssea e no cordão umbilical.</p><p>b. Células-tronco induzidas são reprogramação se dá através da inserção de vírus contendo 4 genes (oct-4, sox-2, Klf-4 e c-Myc). Estes genes se inserem no DNA da célula adulta e reprogramam o código genético. Como este novo programa, as células voltam ao estágio de uma célula-tronco embrionária e possuem características de autor renovação e a capacidade de se diferenciarem em qualquer tecido.</p><p>c. Chamadas de Células-tronco de pluripôtencia induzida</p><p>· Clonagem terapêutica</p><p>a. Cria uma linha de células-tronco embrionárias geneticamente idênticas a um indivíduo e envolve remoção do núcleo de um óvulo, substituição pelo material do núcleo de uma "célula somática" (como uma célula da pele) e estímulo para essa célula começar a se dividir.</p><p>AULA 8</p><p>· Farmacogenética/Farmacogenômica</p><p>a. Estuda a contribuição da constituição genética na variação à resposta a drogas.</p><p>b. Surgi da união da farmacogenética + genômica + biotecnologia</p><p>c. Estudo do genoma humano na descoberta de novos alvos terapêuticos.</p><p>d. Tem como objetivo:</p><p>1. Otimizar o tratamento através da personalização terapêutica</p><p>2. Identificar genes que modulem respostas aos medicamentos</p><p>3. Desenvolvimento de testes genéticos para a escolha de medicamentos</p><p>4. Reavaliação de medicamentos retirados do mercado, devido a efeitos tóxicos em alguns indivíduos.</p><p>· Farmacologia</p><p>a. Estuda a ação de substâncias químicas em um ser vivo.</p><p>b. A resposta pode ser diferente em alguns indivíduos.</p><p>c. A resposta pode ser influenciada por diversos fatores:</p><p>1. Idade</p><p>2. Gênero</p><p>3. Doenças</p><p>4. Gravidez</p><p>5. Tabaco / álcool / drogas</p><p>6. Exercícios físicos</p><p>7. Outros medicamentos</p><p>d. Farmacocinética:</p><p>1. Absorção</p><p>2. Distribuição</p><p>3. Metabolismo</p><p>4. Excreção</p><p>e. Farmacodinâmica</p><p>1. Local de ação</p><p>2. Mecanismo de ação</p><p>3. Efeitos</p><p>· Genética</p><p>a. Contribuição da genética na variação da resposta há um fármaco.</p><p>· Enzimas metabolizadoras</p><p>a. Mecanismos enzimáticos complexos que tem como objetivo inativar compostos endógenos ativos e eliminar substâncias estranhas ao organismos</p><p>b.</p><p>c. Citocromo P450: Responsável pelo metabolismo de 60% do 200 medicamentos mais prescritos. Oxidam um grande número de substâncias para torná-las mais polares e hidrossolúveis. PRINCIPAL ENZIMA. Tem um grande efeito nas variações das respostas a medicamentos utilizados nos tratamentos de muitas doenças.</p><p>d. CYP2D6: expressão pulmão e fígado; altamente polimórfica; resultado de mutações, deleções.</p><p>e. Mães tipo METABOLISMO ULTRA RÁPIDO que fazem uso de codeína (quando metabolizada transforma em morfina), quando amamentam podem oferecer risco a seus filhos recém nascidos.</p><p>f. Família Glutationa S-trasnferase (GTS) Fase 2 – Conjugação</p><p>1. 20 tipos em humanos</p><p>2. As mais conhecidas são GSTM1 -polimórfico em humanos e GSTT1</p><p>GSTM1*A e GSTM1*B: tem a mesma eficácia metabólica</p><p>GSTM1*0: alelo nulo – deleção</p><p>· Ferramentas em farmacogenômica para o desenvolvimento de testes diagnósticos</p><p>a. Teste de expressão genica</p><p>1. Oncotype: analisam 21 genes nas células do tumor para determinar um pontuação entre 0 a 100.</p><p>2. MammaPrint: usado para determinar qual a probabilidade dos cânceres de mama serem susceptíveis de metástases após o tratamento inicial. Esse exame analisa a atividade de 70 genes diferentes para determinar se o câncer é de baixo ou alto risco ou se existe a probabilidade de recidiva da doença em 10 anos.</p><p>b. Um teste farmacogenômico é capaz de ajudar os médicos a obter um maior índice de sucesso terapêutico nos tratamentos prescritos. Apresenta a vantagem de ser realizado uma única vez e deve ser interpretado pelo médico, pois ele será o responsável por unir fatores clínicos, ambientais e genéticos para então fazer a prescrição médica mais personalizada.</p><p>AULA 9 INTRODUÇÃO A BIOINFORMÁTICA</p><p>· O que é bioinformática?</p><p>a. Uma ciência que usa ferramentas computacionais para estudar informações biológicas.</p><p>b. Ajuda a quantificar, simplificar e integrar os dados que obtemos de experimentos na bancada usando DNAs, RNAs e proteínas. Os resultados podem ser organizados, e nossas conclusões obtidas de forma mais simples e rápida.</p><p>· Origem</p><p>a. 1950: Revista Nature publicou o trabalho clássico sobre a estrutura em hélice da molécula de DNA por James Watson e Francis Crick.</p><p>b. Trabalhos de Linus Pauling e Robert Corey, no início da década de 1950, e de Gopalasamudram N. Ramachandran, no início da década de 1960, que ofereceram as bases para a compreensão da estrutura tridimensional de proteínas.</p><p>c. Primeiro uso de computador em Bioinformática: 1966, Cyrus Levinthal publica na revista Scientific American o trabalho desenvolvido no Massachusetts Institute of Technology por John Ward e Robert Stotz.</p><p>d. Sistematização do conhecimento acerca da estrutura tridimensional dos efetores da informação genética, as proteínas Publicação, em 1965, do Atlas of Protein Sequence and Structure, organizado por diversos autores, dentre os quais destaca-se Margaret Dayhoff – É ela que inicia o uso da representação de uma única letra para descrever cada aminoácido, ao invés das usuais três letras.</p><p>· PGH (Projeto Genoma Humano)</p><p>a. Principal objetivo foi determinara a ordem das bases nitrogenadas de todos os cromossomos humanos.</p><p>· NCBI e Alinhamento de Sequências</p><p>a. Formado por vários bancos de dados relacionados com a área de Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioinformática. Esta plataforma conduz investigação em Biologia Molecular, desenvolve softwares de análise genômica e divulga toda a informação biomédica disponível e depositada nela.</p><p>I. Pubmed: encontra artigo sobre um assunto especifico</p><p>II. GenBank: sequências gênicas e anotações de todas as sequências de DNA disponíveis ao público que foram descritas em diferentes partes do mundo.</p><p>III. Blast: alinhamento localizado de fragmentos de sequência a partir da seleção das sequências mais similares.</p><p>· Nucleotídeo blast: dá a sequência de nucleotídeos similares a que foi pesquisada.</p><p>· Protein blast: coloca uma sequência de AA e recebe a sequência de AA similar</p><p>· Blastx: recebe a tradução das sequências de nucleotídeos pesquisados.</p><p>· Tblastn: recebe os nucleotídeos correspondentes aos aminoácidos pesquisados.</p><p>AULA 10 PRIMERS</p><p>· Primers</p><p>a. Sequências iniciadoras replicação do DNA que possuem poucos pares de base.</p><p>b. A definição da região a ser amplificada é determinada pelo par de primers, que funcionam como iniciadores da polimerização, delimitando a região do DNA a ser copiada</p><p>c. A PCR que permite à amplificação exponencial</p><p>de segmentos de DNA in vitro.</p><p>d. Apresentam sequência complementar à região de anelamento. Cada um dos primers introduzidos na PCR irá parear com uma das fitas de DNA. Os primers precisam apresentar algumas características para que se obtenha sucesso na PCR. Dentre as características, temos:</p><p>I. CG deve estar por volta dos 50% → A elevação da temperatura faz com que a interação entre o primer e a região de complementariedade do DNA diminua. Se o conteúdo for muito menor que 50%, eles irão se dissociar completamente.</p><p>II. Ausência de complementariedade entre suas bases → pois se não ele pareará com outro primer.</p><p>· Primer: construção</p><p>a. O tamanho mínimo, ótimo e médio do primer que se deseja criar → maior que 15 pares de bases e menor que 35 pares de bases. Geralmente, os primers apresentam entre 18-24 pares de bases, pois este é o tamanho ideal para garantir a especificidade de ligação do primer.</p><p>b. Primer CG% → devem apresentar cerca de 45%-55% de CG na sua composição, pois isto aumenta a estabilidade de ligação do primer com a fita molde de DNA, já que CG fazem 3 pontes de H.</p><p>c. Temperatura de anelamento → deve ser entre 52 a 60 oC</p><p>d. Primer Tm (temperatura mínima): deve partir da fórmula do cálculo da temperatura de melting [Tm= 2(A + T) + 4(G + C)ºC], onde A, T , G e C, devem ser substituídos pela quantidade de vezes que cada uma das bases aparece no primer.</p><p>e. Salt concentration: total de íons metálico na solução. O valor que o programa oferece (50nM) é adequado na maioria dos casos.</p><p>f. Evitar regiões homopoliméricas: Repetições de um ou de dinucleótidos consecutivas (exemplo: agagagag) aumenta a probabilidade da hibridização do primer acontecer em uma região inespecífica do genoma.</p><p>AULA 10 ÔMICAS</p><p>· Genômica: estudo dos genes e suas funções. Pode ser:</p><p>a. Estrutural: sequência de bases</p><p>b. Funcional: genes encontrados</p><p>· Metagenômica: estuda genomas de micro-organismos de nicho-ecológico em geral. É a extração do DNA misturado de seres que vivem nos mais diversificados tipos de ambientes</p><p>· Transcriptômica: estuda o conjunto de RNAm; determina os perfis da expressão de todos os genes presentes em um genoma. Característico de cada tipo de célula, e pode diferir em função de diferentes situações fisiológicas ou patológicas. Limitações intrínsecas relacionadas, como:</p><p>a. A quantidade do mRNA nem sempre é bem correlacionada com a quantidade da proteína;</p><p>b. A sensibilidade das técnicas existentes pode não medir com facilidade os mRNAs menos abundantes, os quais podem estar envolvidos na codificação de proteínas regulatórias importantes;</p><p>c. A função das proteínas codificadas pelos mRNAs apresenta vários níveis de regulação após sua tradução.</p><p>· Proteômica: quantifica a abundância, modificação e interação de peptídeos, além de determinar sua localização subcelular, estuda o conjunto de proteínas.</p><p>a. Expressão do gene</p><p>b. Concentração proteica</p><p>c. Modificações pós-traducionais</p><p>d. Processos metabólicos regulatórios e/ou sinalizadores relacionados a um estado fisiológico, patológico ou terapêutico</p><p>e. Novos alvos terapêuticos e moléculas bioativas.</p><p>· Metabolômica: mudanças na expressão de pequenas moléculas orgânicas, conhecidas como metabólitos, muito usado em biorremediação; identificação de biomarcadores.</p><p>· Farmacogenômica: compreender a interação da constituição genética de um indivíduo com a resposta a drogas.</p><p>· Fisionômica: descrever quantitativamente as funções fisiológicas de um organismo.</p><p>· Regulômica: interações bioquímicas (transcritos e proteínas) que fazem a regulação da expressão dos genes.</p><p>· Epigenética: mudanças no funcionamento de um gene que não são promovidas por alterações na sequência de DNA e que se perpetuam nas divisões celulares. Tais mudanças epigenéticas promovem o surgimento de diferentes epigenomas</p><p>· Epigenômica: tenta compreender a flexibilidade do genoma, uma característica que confere complexidade aos sistemas biológicos</p><p>image6.png</p><p>image1.png</p><p>image2.png</p><p>image3.png</p><p>image4.emf</p><p>image5.emf</p>