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cada cromossomo.
Existem naturalmente rearranjos cromossômicos decorrentes da própria 
maquinaria celular, como é o caso dos eventos de crossing over observado em células 
em divisão meiótica, durante a fase de Prófase I. Entretanto, é comum que ocorram 
as chamadas quebras e ligações entre frações do genoma (cromossomo), e este 
processo pode ocorrer espontaneamente ou se dar por ação de estresse, como se 
observa em células que são submetidas por longos períodos à radiação ionizante. Este 
evento é conhecido como breakage and rejoining (Figura 1A). Há também eventos 
de recombinação que pode ser mediados por sequencias repetitivas no genoma que 
vão ocasionar um evento denominando de recombinação homóloga, formando um 
estrutura denominada de Junção Holliday , que é composta pelas duas cadeias de 
DNA (a doadora e receptora) (Figura 1A),e por último pela presença e ação de EGMs, 
ver adiante (Figura 1b).
Durante estes eventos, pedaços da estrutura cromossômica são trocados e 
embaralhados, podendo provocar alterações na composição e principalmenteda ordem 
Ciências genômicas: fundamentos e aplicações104
gênica, tanto no local (loci) de origem do fragmento como no novo local onde o mesmo 
se integrou (target loci). Podem ocorrer também, e é muito comum, deleções, inserções 
ou até mesmo inversões de fragmentos cromossômicos alterando a fisiologia deste 
genoma e que em última instância também poderá alterar o fenótipo do organismo/
célula em que está presente. Neste sentido devemos compreender melhor as chamadas 
alterações estruturais balanceadas e não balanceadas que podem ocorrer nos tecidos 
germinativos ou somáticos.
Quando balanceada estas modificações estruturais não induzem qualquer perda 
de função gênica e, portanto, o fenótipo do indivíduo/célula permanece inalterado. 
Entretanto, quando não balanceada os danos podem ser severos, podendo levar a 
célula/indivíduo à morte. Isto vai depender do tipo e/ou quantidade de genes perdidos 
durante estes eventos. Muitas vezes, a perda de um único gene leva o indivíduo a 
morte, tamanha a importância deste para a sobrevivência da espécie, neste caso 
denominamos a mutação de letal. Estas alterações estruturais balanceadas e não 
balanceadas são corriqueiramente observadas em populações de bactérias, onde uma 
linhagem bacteriana pode adquirir ou perder resistência a um determinado antibiótico 
através de eventos de recombinação.
É importante destacar que embora estes rearranjos possam parecer prejudiciais 
ao genoma, são de fato considerados parte de um processo fundamental relacionado 
com evolução molecular dos genes de cada indivíduo e com a geração da diversidade 
de todas as formas de vida de nosso planeta. Ou seja, estas modificações acontecem 
com freqüência, porém, caso ocorra fixação destas modificações (novos genes) numa 
determinada geração, as próximas gerações poderão tanto se beneficiar, como sofrer 
Figura 1. Eventos de plasticidade genômica. (A) Eventos ligados a breakage and rejoining. A estrela 
vermelha denota quebra do genoma, seguido de possível evento de religação destes fragmentos 
(translocação ou inversão) ou perda (deleção). Use os números como genes presentes nos cromossoos 
para facilitar a compreensão. (B) Eventos ligados a elementos repetitivos do genoma (Recombinação 
Homóloga). As setas verdes denotam sequencias repetitivas e, o sentido, a recíproca direção no 
genoma. Observe que os eventos apresentandos em A e B geram resultados similares, mas o fator 
indutor do processo é diferenciado.
Plasticidade e fluxo genômico 105
a conseqüência deste processo. Em via de regra, o estudo desta imensa diversidade 
ocasionada pelos eventos de recombinação está fornecendo contribuições fascinantes 
e importantes para a nossa compreensão do mundo biológico.
Duplicação, inversão, deleção e translocação
Embora pareçam pouco representativos, os eventos de duplicação, inversão, deleção e 
translocação podem ser bastante frequentes dependendo da espécie e das condições 
ambientais as quais as mesmas foram expostas, a chamada pressão seletiva.
Eventos de duplicação gênica quase sempre levam uma das cópias duplicadas 
a se especializar com o tempo passando então a adquirir uma nova função, não 
necessariamente correlacionada à função anterior. Talvez o melhor exemplo seja 
o dos genes da globina. Embora Mioglobina e Hemoglobina possam ligar oxigênio 
molecular, suas composições estruturais (mioglobina como subunidade única e 
hemoglobina como um tetra-heterodímero), bem como localizações intracelulares 
e afinidade pelo composto possibilita que desenvolvam funções primordiais, porém 
bastante diferenciadas entre si. Hemoglobina apresenta a função de tranporte de O2 
pelo sangue, ao passo que a mioglobina apresenta a função de fixação do O2 nos tecidos.
Muitas vezes estas duplicações sofrem alguma seleção e modificação, porém a 
função básica a ser desenvolvida permanece intacta. Isso é bastante observado em 
proteínas que atuam como receptores de membrana. A fração citoplasmática destas 
proteínas quase sempre apresenta os mesmos domínios de sinalização. Já a fração 
periplasmática (no caso das bactérias), ou externa no caso de eucariotos, apresentam 
composições estruturais diferenciadas para se adequarem perfeitamente a diferentes 
compostos presentes no meio. Um exemplo clássico está relacionado com transdução 
de sinal mediada por proteínas denominadas MCP (Methyl-accepting chemotaxis 
protein) em bactérias, envolvidas com resposta a eventos quimiotáticos. A duplicação 
pode gerar o que chamamos de genes parálogos, que são genes duplicados em um 
mesmo genoma e que apresentam uma mesma função. Quando este evento de 
duplicação gênica é observado entre organismos distintos e/ou de outras espécies, 
esses genes serão denominados genes ortólogos.
Inserções e deleções são mais fáceis de serem compreendidas quando associadas 
a elementos genéticos móveis, portanto serão explicados a seguir.
Elementos genéticos móveis
Um pouco das características dos elementos genéticos móveis já foi descrito no capítulo 
VII, quando foi descrito o uso destes elementos genéticos como ferramentas de indução 
de mutações para que fossem verificadas e estudadas as funções de genes alvos.
Neste capítulo iremos retratar apenas os eventos naturais onde os EGM estão 
contextualizados. Consideram-se elementos genéticos móveis os plasmídeos, vírus 
e bacteriófagos, transposons e elementos integrativos (Figura 2). Estes elementos 
integrativos são caracterizados como um DNA circular, similar aos plasmídeos, porém 
com sítios de reconhecimento (att na figura) que permitem sua integração no genoma. 
Quase sempre estes elementos integrativos e transposons, assim como alguns tipos 
de plasmídeos, carregam consigo cópias de genes que acabam por conferir alguma 
Ciências genômicas: fundamentos e aplicações106
característica adicional no genoma receptor, a exemplo das chamadas resistências a 
antibióticos, resistências a metais pesados, ou mesmo capacidade de infectar novos 
hospedeiros. De fato esse mecanismos já é conhecido a algumas décadas. Em 1975, 
Falkow apontou evidências de processos de transferência de genes, onde descreveu 
como a resistência à antibióticos em bactérias podia ser intermediada por genes 
presentes em plasmídeos capazes de realizar sua replicação e mobilização autônoma 
no cromossomo hospedeiro (Dröge et al., 1998).
O ganho mediado por estes elementos fica evidente cada vez que estes adentram 
a célula que irá hospedá-los, permitindo que estes possam ou não se integrar 
ao cromossoma principal. Entretanto, quando ocorre integração, este ganho de 
informação genética pode promover perda de alguns genes em decorrência da ruptura 
da unidade cromossômica principal para receber este DNA exógeno. É evidente que 
se a integração ocorrer num gene fundamental para o metabolismo celular, podemos 
dizer