Genoma Humano e suas Características

Prévia do material em texto

Carga genética – genes que comprometem a adaptação indivíduo - “Genetic Load”.
O que é genoma?
Conhecer a estrutura física do material genético não implica em conhecer o funcionamento do genoma. Hoje se sabe bem a estrutura física do material genético, mas algumas etapas do funcionamento do genoma ainda não são perfeitamente conhecidas.
Genoma - material genético total codificante e não codificante
Transcriptoma – conjunto de transcritos (RNAs mensageiros, RNAs ribossômicos, RNAs transportadores e os microRNAs) que pode ser transcrito que fornecem informações acerca dos genes que são expressos sobre determinadas condições.
Proteoma – conjunto de todas as proteínas codificadas por genes específicos ou por genomas específicos .
Projeto genoma Humano –
Proposta: Sequenciar todos os pares de base do material genético
Avanço nas tecnologias de sequenciamento.
Demorou 10 anos para ser feito, se fosse iniciado hoje demoraria de 6 a 8 meses
Desenvolvimento da bioinformática.- consórcio mundial no qual cada grupo recebeu uma parte do genoma humano. A bioinformática permitiu a reunião dessas informações
Identificar variações de sequências (projeto de diversidade humana e SNPs)
Foram usadas amostras de material genético de pessoas de diferentes etnias para que essa diversidade fosse percebida
Interpretar funções gênicas (genoma funcional)
Após o sequenciamento, a dificuldade é identificar a funcionalidade de cada região. Sabe-se hoje que algumas doenças, como a depressão, que tem um fator ambiental. Este fator induz modificações genéticas, sendo estas não estruturais, mas na função.
Mudança na expressão dos genes muda o fenótipo sem alterar a estrutura do DNA.
Responder questões éticas, legais e sociais que surjam em decorrência das pesquisas do genoma humano. 
Biobancos
Banco de DNA de criminosos ou de informação genética para perícia criminal
Como foi sequenciado o cromossoma humano 
Genome.ucsc.edu ou ncbi.nih.gov
Mapeamento genético – onde os genes se localizam nos cromossomos e qual sua estrutura
Conhecimento do genoma – Como nosso gene é
A maioria absoluta do nosso material genético é nuclear
O DNA mitocondrial apresenta genes fundamentais para o ciclo de Krebs, o metabolismo fosforilativo e já foram diagnosticadas mais de 65 doenças relacionadas ao genoma mitocondrial, especialmente relacionado a músculos e cérebro, que são órgão que tem grande demanda energética.
Genoma humano completo
22 cromossomos autossômico
Cromossomo X e Y
Material genômico mitocondrial
O mapeamento foi feito em um lote haploide.
Como a estrutura genômica de uma célula é organizada?
Nem todos os 35.000 genes são expressos em todos os tecidos.
Os genes em uma região de cromatina compactada não têm expressão por falta de acesso da RNA polimerase. Há transcrição em regiões descompactadas (ou pouco compactadas). Qual região está compactada e qual não está depende do tipo celular (eucromatina e heterocromatina).
Na célula, as partes de eucromatina tendem a se aproximar para se proteger protegerem das endonucleases. Além disso, há proteção de proteínas não histônicas
DNA Repetitivo 
Somente 2,6% do nosso genoma como um todo transcreve e traduz. A grande maioria do genoma não é codante. Ainda assim esses fragmentos apresentam uma certa importância.
Existem apenas 17 genes no material genético mitocondrial. Material genético mitocondrial não apresenta íntrons e éxons. 
90% do material é não codificador, e dos 10% que são codificados, poucos vão terminar em proteínas ou enzimas.
DNA Repetitivo: Nosso genoma tem várias sequências repetitivas, que não codificam (ATCGATACGATCG...ATCG 500x) (ATATATAT...AT 5000X)
Antigamente, o DNA repetitivo era nomeado de DNA lixo. Atualmente sabe-se que ele tem função no genoma. Essas sequências que são usadas em exames de DNA, em identificação de cadáveres, quando a polícia encontra ossadas. Ou seja, essas sequências são usadas como marcador individual.
Outra característica relevante desses fragmentos seria estabilizar o genoma. Genes importantes estão flanqueados por blocos de sequências repetitivas, como se estes protegessem os genes.
Seres mais simples na filogenia têm menos materiais não codantes.
Cabe ressaltar que as regiões não codantes não se restringem às sequências repetitivas. Regiões reguladora para o início da transcrição e íntrons são exemplos.
Uma proteína (produto gênico) pode ser uma composição de produtos de diferentes genes, como no caso da hemoglobina. Por outro lado, uma Um gene pode produzir mais de uma proteína diferente, dependendo da combinação dos éxons (splicing).
Hemoglobina, por exemplo, tem duas cadeias alfa e duas cadeias beta. Portanto, é possível que uma proteína seja formada por diferentes genes, por ser formado por diversas cadeias polipeptídicas.
Pseudogene 
Genes que, no passado, transcreviam mas atualmente estão nocauteados.
Vitamina C: temos um gene da vitamina C inativo. Precisamos adquirir vitamina C. Não sintetizá-lo, já que este gene está nocauteado, na forma de um pseudogene devido à alteração de um promotor.
O que são famílias gênicas ou multigênicas?
Grupos de genes que são semelhantes em sequência de nucleotídeos ou que produzem polipeptídios com sequências semelhantes de aminoácidos, os quais são diferentes, contudo relacionados.
Ex.: família gênica alfa
Alfaglobina – cromossomo 16
Beta globina – cromossomo 11
Origem das famílias gênicas: por amplificação gênica e mutação. Ou seja, erros no processo de meiose.
Classificação das Sequências Repetidas de DNA
DNA satélite – sequências de até mil pares até 100 mil de bases que se repetem menos.
DNA minissatélites – motivos menores de 10 a 60 pares de base
Microssatélites – 1 a 6 pares de base que se repetem
As mais importantes para teste de paternidade e na área criminal são as sequências microssatélites.
Número de repetições de ATC
K
Se forem feitos 11 STR (Short Tandem Repeats) diferentes, a chance de haver um erro de paternidade é de 0,0009%. Chance de acerto de 99,99%.
A chance de erro deve-se à possibilidade de ocorrer uma mutação.
Como sequências de microsatélites são muito pequenas, não é possível ver na eletroforese. Para isso, amplifica-se a sequência milhões de vezes para ser percebido visualmente.
Exclusão de paternidade – quando nenhuma banda do pai aparece no filho
No caso de irmãos, que compartilham alguns genes, é possível chegar a uma conclusão com um número maior de STRs.
Como surgem essas sequências de diferentes números de repetições no genoma?
O pareamento pode acontecer de forma equivocada tendo em vista que, já que a sequência é repetitiva, não se identifica qual sequência é a primeira (Por exemplo, pode-se interpretar que a terceira sequência TA é, na verdade, a primeira sequência TA, já que, em termos de bases, essas sequências são iguais)
No pareamento também pode formar um grampo, de modo que a sequência vai ficar maior
Formação de diferentes quantidades de cópia de uma região satélite.
Transposon – região satélite, mecanismo de resistência a antibióticos
Amplificação da sequência de DNA – permite visualizar fragmentos menores, permitindo perceber a diferença de STRs em um par de base em uma eletroforese.
Funções do RNA Repetitivo
Podem ser transcritos e traduzidos (DNA do transposon, não do STR)
IS – sequência de DNA sem genes dentro dele
Genes transportadores que movimentarão o transposon
Garantem estabilidade (estão muito presentes nos telômeros e nos centrômeros)
Podem estar associadas com doenças genéticas em humanos (X-frágil, Hutington, etc...)
Glossário 
forquilha