Aula 6 EXPRESSÃO GÊNICA E MUTAÇÃO

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SDE0010 – GENÉTICA 
Aula 6: EXPRESSÃO GÊNICA E MUTAÇÃO 
Genética 
AULA 6: EXPRESSÃO GÊNICA E MUTAÇÃO 
Conteúdo desta aula 
DESCOBERTA DO 
CÓDIGO GENÉTICO 
1 
CONTROLE DA 
EXPRESSÃO GÊNICA 
3 
PRÓXIMOS 
PASSOS 
O CÓDIGO GENÉTICO 
E TRADUÇÃO 
2 
MUTAÇÃO 
4 
MECANISMOS 
DE REPARO 
 
5 
Genética 
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Expressão Gênica e Mutação 
Descoberta do código genético 
O código genético foi desvendado por Marshall Nirenberg e Heinrich Matthaei, no início da 
década de 1960, por meio de experimentos com uso de células bacterianas que eram rompidas 
(lisadas), mas que mantinham capacidade de produzir proteínas quando adicionava-se RNA. 
Com este modelo, foi possível estudar tanto a transcrição como a síntese proteica. 
Genética 
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Descoberta do código genético 
Assim, cientistas identificaram que a combinação de três 
nucleotídeos, denominada códon, determinava a 
incorporação de cada aminoácido na síntese proteica, 
portanto, a unidade do código genético passou a conter 
três nucleotídeos. 
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O código genético e tradução 
O código genético é expresso como códons no DNA ou no RNA. Códons no RNA estão presentes 
no RNAm e vão levar à incorporação de aminoácidos de forma específica na síntese de 
proteínas (tradução). Como o RNAm adquire sua sequência de nucleotídeos por transcrição do 
gene (no DNA), há correspondência entre o gene e a sequência de aminoácidos na proteína. 
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O código genético e tradução 
É possível relacionar cada códon no DNA 
(dentro de um gene) ou cada códon do 
RNA, com o aminoácido que constituirá 
uma determinada proteína. 
Na tabela, a coluna da esquerda 
corresponde ao primeiro nucleotídeo do 
códon, as colunas do meio correspondem 
ao segundo nucleotídeo, e a última coluna 
contém o terceiro nucleotídeo. 
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O código genético e tradução 
O dogma central da genética é o modo unilateral que 
a informação contida no DNA é transcrita em um RNA 
para depois ser traduzida em proteína (DNA → 
RNA→ Proteína). A tradução, portanto, é o processo 
no qual a informação contida no RNAm é traduzida 
em uma sequência de aminoácidos. 
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O código genético e tradução 
Os ribossomos têm duas subunidades: uma menor que faz 
ligação com o RNAm, na extremidade 5’ onde há uma 
sequencia “cap” e, outra subunidade maior, com sítios que 
podem ligar aos RNAt. Cada RNAt transporta um 
aminoácido e possui, em sua estrutura, uma trinca de 
nucleotídeos utilizada para o pareamento com o códon no 
RNAm. Esta sequência é chamada de anticódon. 
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O código genético e tradução 
Após ligação do ribossomo na extremidade 5’ que possui 
a “cap”, ocorre leitura de toda a sequência da região não 
traduzida (UTR) até atingir o códon de iniciação AUG. A 
partir daí ocorre tradução de toda região central do 
RNAm através de uma enzima presente na subunidade 
maior e que realiza a ligação peptídica entre os 
aminoácidos. 
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O código genético e tradução 
O RNAt que traz o aminoácido, após liberá-lo, volta ao citoplasma para se unir a outro 
aminoácido. O ribossomo vai percorrendo o RNAm provocando a ligação entre os aminoácidos 
até atingir um códon de finalização. 
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O código genético e tradução 
Para genes nucleares, há três sequências de 
finalização: UAA (chamada de ocre), UAG 
(âmbar) e UGA (opala). Quando o ribossomo 
atinge o códon de finalização, um fator de 
liberação faz o polipeptídio desligar do 
ribossomo. 
 
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O código genético e tradução 
Após a síntese, o polipeptídio será processado, incluindo clivagem e modificações em cada 
extremidade da molécula. Ao final, o polipeptídio portará um grupo aminoácido livre em uma 
extremidade (N-terminal) e um grupo carboxila na outra extremidade (C-terminal). 
 
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Controle da expressão gênica 
As células estão frequentemente respondendo a mudanças no ambiente e aos sinais de outras 
células, alterando as taxas de sínteses de determinados tipos de proteínas. 
A regulação destas respostas geralmente é controlada no nível transcricional. 
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Controle da expressão gênica 
Em eucariotos multicelulares, o controle da atividade gênica comumente envolve um balanço 
entre ativadores e repressores. 
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Controle da expressão gênica 
Hormônios podem tanto ativar como inibir determinados 
genes, como os hormônios esteroides, que penetram nas 
células e ligam-se a receptores específicos, inibindo a 
transcrição de genes. 
Há múltiplas proteínas que se ligam a sequências 
específicas do DNA, conhecidas como regiões de controle 
da transcrição, próximas, ou não, da região promotora. 
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Controle da expressão gênica 
Entre os ativadores, temos ainda as sequências 
chamadas de amplificadoras, que ativam a 
transcrição, e quanto às sequências 
repressoras, há as silenciadoras, que desativam 
a expressão. 
Além do TATA box como promotor, há 
determinadas sequências que funcionam como 
um promotor alternativo, chamado iniciador. 
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Mutação 
Mutações gênicas são mudanças repentinas que podem ocorrer nos genes durante a duplicação 
do DNA ou na transcrição. 
Há mutações que acontecem em sequências fora das regiões codificantes, como as regiões 
promotoras e sítios de poliadenilação. Assim, elementos reguladores, ao sofrerem mutações, 
afetarão a expressão do gene. 
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Mutação 
Mutações acontecem por adição ou subtração de bases, causando mudança nos códons. 
Também ocorre por substituição de bases que, dentro da região codificante no gene, leva à 
troca de aminoácido codificado, ou ainda, pode criar um códon de parada. A substituição fora 
das regiões codificantes levar a redução da taxa de síntese da proteína. 
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Mutação 
Há agentes mutagênicos de natureza física, como 
temperatura e radiações (raios X, alfa, beta e gama), e 
também os de natureza química como o Ácido Nitroso e 
a Hidroxilamina. 
As mutações podem ser revertidas, mas as taxas de 
mutações espontâneas são cerca de 10 vezes maior que 
as de retromutação (revertidas). 
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Mutação 
Como as mutações são recorrentes ou se repetem tanto no tempo como no espaço, podemos 
associá-las a determinadas taxas de forma generalizada. 
A mutação pode ser hereditária quando atinge uma estrutura gamética ou qualquer órgão que 
venha contribuir para a formação da geração descendente.Genética 
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Mecanismos de reparo 
Mismatch repair: Repara maus pareamentos de bases do 
DNA gerados por erros de replicação. Este reparo é 
direcionado por metilação de sequências GATC na fita 
sintetizada. Se apenas uma das fitas não é metilada, uma 
endonuclease cliva essa fita na porção 5' do G no GATC. 
Após clivagem, a fita é degradada do sítio de clivagem até 
a região mal pareada, para que haja nova replicação. 
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Mecanismos de reparo 
Reparo por excisão de bases: Esse processo é conduzido 
pelas enzimas DNA glicosilases que reconhecem os 
produtos de citosina e adenina desaminadas (um tipo de 
lesão frequente). As bases lesadas são removidas da 
cadeia do DNA pela quebra da ligação N-glicosil, a qual 
mantém a base nitrogenada associada com o esqueleto 
de açúcar-fosfato. 
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Mecanismos de reparo 
Reparo por excisão de nucleotídeos: As enzimas-chave 
desse mecanismo formam um complexo chamado 
endonuclease de excisão ABC. Após ligação no local da 
lesão causada por agente mutagênico, o complexo 
ABC cliva a fita antes e depois da lesão. Por fim, o 
segmento é reparado pela ação de uma polimerase 
(DNA polimerase I). 
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Mecanismos de reparo 
Reparo direto: As lesões mais comuns induzidas pela 
radiação UV são o ciclobutano pirimidina e o fotoproduto 
(6-4)-pirimidina-pirimidona. Estas lesões podem ser 
reparadas com a enzima DNA fotoliase, que usa a energia 
derivada da luz visível (320-500 nm) para remover estas 
lesões diretamente, sem que haja excisão. 
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Mecanismos de reparo 
Reparo por recombinação: Se, durante a replicação cromossômica, surge lesão na forquilha de 
replicação antes da ação do reparo por excisão ou da ação do sistema de fotoliase (ou depois que 
tudo foi tentado e a lesão permaneceu), a DNA polimerase para a replicação e retomar o 
processo vários pares de base adiante. A lesão então é reparada por recombinação. 
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Mecanismos de reparo 
Há diversas doenças humanas relacionadas com deficiências no reparo do DNA, podemos citar a 
síndrome de Cockayne, a tricotiodistrofia e o Xeroderma pigmentoso (Xeroderma igmentosum). 
Nos três casos, o paciente apresenta alguma deficiência no reparo por excisão de nucleotídeos 
e transcrição do DNA. 
Assuntos da próxima aula: 
1. Técnica de eletroforese em gel de 
agarose e southern blotting; 
2. Northern blotting, western Blotting 
e transformação de E. coli; 
3. Reação em cadeia da polimerase 
(PCR) e transcrição reversa; 
4. Clonagem, bibliotecas de DNA e 
sequenciamento.