Aula 02 terça

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Do Genoma ao fenótipo
Ana Carolina Arcanjo Silva
Genoma
Material Genético - DNA
 
gatagctgccatcggctgacctagagaagacacatcagctgatcctttggaccctctgacttgagacagaagttctggg
cttctcctcctgcggcctagctctgagacaatgaacgctacacactgcatcttggctttgcagctcttcctcatggctg
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O que diferencia os 
organismos?
Tamanho?
Sequenciamento de 
Genomas
Genoma de levedura
Sacharomyces cerevisae
25/10/1996
Genoma de
Caenorhabditis elegans
11/12/1998
Genoma de
Drosophila melanogaster
24/03/2000
Genoma de
Homo sapiens
16/02/2001
Projeto Genoma Humano
Projeto colaborativo, de iniciativa privada e estatal
Objetivo de sequenciar cada uma de suas 6 bi pares 
de bases e identificar cada um dos seus genes
Estimava-se que seriam 300.000 genes
No final, encontraram apenas 30.000
O que é gene?
A unidade física e funcional fundamental da 
hereditariedade. Um gene é uma sequência ordenada 
de nucleotídeos localizada em uma posição particular 
em um cromossomo particular que codifica um 
produto funcional específico (isto é, uma proteína ou 
molécula de RNA).
Em 2007 iniciou-se a era 
dos Genomas Individuais
Craig Venter James Watson
O primeiro genoma 
asiático.
Um chinês (prefere o 
anonimato)
Estão trabalhando 
para ter 100 
seqüências 
individuais
www.1000genomes.org
Anunciado em 23 de Janeiro de 2008
O futuro
Cada um de nós poderá ter seu genoma seqüenciado
Em se sabendo variações no genoma associadas a 
variação normal e patológica, nosso genoma poderá 
ser de grande valor
Sequenciar genomas para 
que?
Sequencia para que?
A seqüência de nucleotídeos por si só diz pouco ou quase 
nada para nós
É necessário “anotar “ a informação contida nesta seqüência
Quais seqüências possuem informação que terminarão 
em uma seqüência de aminoácidos 
Há outras classes de seqüências com papel funcional 
Com uma seqüência de referência podemos buscar mais 
facilmente por diferenças entre diferentes genomas 
Parte de uma seqüência com informação que 
terminará em um seqüência de aminoácidos
Genoma Humano
Organização do Genoma 
Humano
Elementos repetitivos
DNA codificante
1, 5 % do genoma humano é codificante
5 a 10% desta fração codifica para RNAs não traduzidos em proteínas
RNA ribossomal (rRNA)
RNA transportador (tRNA)
Micro RNAS (miRNA)
Pequenos RNAs nucleares (snRNA)
Pequenos RNAs nucleolares (snoRNA)
90 a 95% desta fração codifica para RNAs mensageiros (mRNA) os 
quais são traduzidos em sequências polipeptídicas 
Genes codificando proteínas
Estimativa mais recente (2004) – 20000 a 25000 genes 
codificando para proteínas no genoma humano
Grande maioria apresentam estrutura descontínua
Transcrição em células 
eucarióticas e procarióticas
Eucariotos
Nos eucariotos a transcrição ocorre no núcleo, 
enquanto a tradução ocorre no citoplasma, permitindo 
uma melhor regulação da expressão gênica. 
Dogma Central da Biologia 
Molecular
Só que...
ncRNAs
Histonas
+
Factores ambientáis
Alteracões
Epigeneticas
RNA vs DNA
RNA em eucariotos é fita simples
Açucar é ribose
Possui a base nitrogenada Uracila e não Timina
Transcrição
Não muda o signo utilizado
Material genético para material genético
DNA para RNA
Base nitrogenada
Estrutura básica do Gene 
Sequências regulatórias – sequências de DNA nas quais se ligam proteínas denominadas fatores de 
transcrição (FT). Em conjunto com os FT as sequências regulatórias são responsáveis pelo primeiro 
ponto de controle na expressão de genes. A maioria dos genes são expressos de maneira tecido/
tempo específico
Promotor – Sequência de DNA na qual se liga a enzima RNA polimerase
Inicio da transcrição – Nucleotídeo que marca a primeira base utilizada pela RNA polimerase como 
molde para a síntese do mRNA
Exon – Sequências de nucleotídeos que possuem a informação a ser traduzida em sequência de 
aminoácidos
Intron – Sequências que intercalam os exóns e são removidas durante o processamento dos mRNAS
Fim da transcrição – marca o último nucleotídeo transcrito
Iniciação da transcrição
Fatores de Transcrição (FT) - proteínas que sinalizam para a 
RNA polimerase o ponto de início da transcrição.
FT - se ligam às seqüências promotoras e recrutam a RNA 
polimerase a esses sítios.
TFIID (Transcription Factor IID), que se liga ao TATA box 
através de sua subunidade TBP (tata-box binding protein).
O TFIID recruta então o TFIIA, seguido pelo TFIIB. 
Então, a RNA pol ligada ao TFIIF e TFIIE junta-se ao TFIIH e 
aos outros fatores, formando o complexo de transcrição.
Fatores de Transcrição
São responsáveis por ativar a transcrição de genes 
específicos devido a processos como a mudança no 
meio ambiente.
Hsf - resposta ao aumento ou diminuição de 
temperatura. Ativa a expressão de proteínas 
responsivas ao choque-térmico.
Yap1 - resposta ao estresse oxidativo. Ativa a 
expressão de proteínas que diminuem a acumulação de 
espécies reativas de oxigênio. 
Transcrição
RNA polimerase 
síntese de uma nova fita a partir de um molde de fita 
simples
Síntese de nova fita no sentido 5’ para 3’
Transcrição e 
processamento
5’ CAP
7 metil guanosina
Protege o transcrito da 
ação de exonucleases 5’- 3’
Facilita o transporte do 
mRNA do núcleo para o 
citoplasma
Tem papel importante na 
ligação da subunidade 40s 
do ribossomo ao mRNA
Remoção dos íntrons
Auto splicing 
Spliceossomo
Adição da cauda poli A
Visão geral do processo de 
transcrição
 Importância da estrutura em exons/
introns
Domínios às vezes correspondem a exons
Remoção alternativo dos íntrons pode produzir 
proteínas diferentes
Splicing alternativo
Tradução
Signo da informação é diferente
Português para inglês
Material genético para proteína
RNA para AMINOÁCIDO
Como as seqüências de bases em
DNA/RNA determinam as seqüências
de aminoácidos e proteínas?
Existem 4 tipos de bases
e
Existem 20 tipos de aminoácidos
Portanto, é necessário
 mais de uma base
para cada aminoácido
‘palavra’ genética = codon
1 letra - 4 tipos de palavra
2 letras - 16 tipos de palavra
3 letras - 64 tipos de palavra
4 letras - 256 tipos de palavra
Decifrando o código 
genético
Decifrando o código 
genético
Código genético
64 codons : 20 amino ácidos
normalmente >1 codon = 1 amino ácido
Há 3 codons para “PARE!”
Codon Met (AUG) para “INICIE!”
Maquinaria de tradução em 
eucariotos
mRNA
tRNA
Ribossomos
Várias proteínas importantes na formação do complexo 
mRNA subunidade 40s do ribossomo até que esta 
encontre o codon AUG
Proteínas importantes para a liberação do complexo 
ribossomo/mRNA quando chega ao codon de terminação
tRNA – RNA transportador
Ribossomos
Procariotos
Eucariotos
Fatores de iniciação da 
tradução
Iniciação da tradução
Tradução
Controle da expressão 
gênica
• Pré-transcricional
Controle da Expressão 
Gênica
Pré- transcricional
Epigenética levando a condensação da cromatina ou 
impossibilitando que fatores de transcrição se liguem 
a promotores
Pós-transcricional
Degradação de RNA maduro por ribonucleases
Micro-RNAs
A variabilidade genéticaA A a
A
T
G
C
A
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A
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5´ 5´
5´ 5´
3´
3´
A
U
G
C
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A
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A
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G
C
C
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U
A
G
5´
3´
5´
3´
Met
His
Stop
Met
Pro
Stop
Mendel Cromossomos Dupla Hélice Sequência de nucleotídeos mRNA Proteína