O Genoma de Eucariontes

Prévia do material em texto

O Genoma de Eucariontes 
Biologia Molecular de Eucarioto - Aula 3 - 12/04 
O genoma eucariótico é mais complexo por apresentar um nucléolo e pela 
presença de organelas que possuem genoma próprio (mitocôndria e cloroplastos). 
O cromossomo humano é diploide: um cromossomo vem da mãe e outra do pai. 
Esses cromossomos são homólogos, mesmo que possuam algum polimorfismo 
(diferença). Leveduras tem uma fase haploide e poliploide. Os cromossomos são 
lineares: isso faz diferença na hora da replicação também. 
 Quando o cromossomo está em divisão as duas cromátides (replicadas) 
permanecem ligadas por um centrômero. Este será importante na hora da 
separação do DNA para cada célula que está se dividindo.Dessa forma, existem 22 
cromossomos normais e 1 cromossomo sexual (um do pai e um da mãe). 
 
 
O cromossoma é compactado se enrolando em proteínas chamadas 
histonas. Estas não existem em procariontes, mas existem proteínas que atuam de 
maneira semelhante. Elas são necessárias porque o cromossomo precisa caber 
dentro da célula, e ele só cabe se estiver compactado. Ainda, as histonas têm papel 
importante durante os processos de divisão celular e atuam na regulação gênica. 
Isso é importante porque se o DNA estiver muito compactado, existe o risco de uma 
determinada proteína não ser expressa. 
 
A cromatina é essa estrutura do DNA ligado a essas proteínas (empacotado), 
sendo a principal as histonas. As principais funções da cromatina envolvem o 
empacotamento do DNA e a regulação gênica. A compactação ocorre porque as 
histonas são básicas e o DNA é ácido. 
Outras proteínas são específicas para desempacotar o DNA. Isso é 
necessário quando há necessidade de expressar o gene que está muito 
empacotado. Estas acetilam se houver necessidade de desempacotar, para 
desenrolar a estrutura de histonas. A metilação ou acetilação faz as histonas 
perderem um pouco da sua característica básica. Dessa forma, o DNA afrouxa. 
Esse desenrolamento é específico. 
Existem regiões que estão sempre compactadas e não se desenrolam, 
chamadas de heterocromatina. Essas regiões contém mais sequencias não 
codificantes. A eucromatina então é a parte que se enovela e desenovela, que 
possui mais genes. 
 
A dupla hélice se associa as histonas e forma uma estrutura de 
nucleossomos. Quando a histona H1 se liga aos nucleossomos, forma-se a fibra 
de cromatina, que são os nucleossomos enrolados. Outras proteínas, chamadas 
proteínas scaffold, irão se associar a essa fibra de cromatina, fazendo um 
enovelamento ainda maior (cromatina descondensada). E finalmente, outras 
proteínas se unem a esse complexo para finalizar a estrutura de cromossomo 
condensado. 
 
 
As diferenças alterações na forma dos cromossomos podem estar 
associadas a doenças genéticas em alguns casos. Tanto a forma quanto o número 
de cromossomos. 
Muitas das proteínas que interagem com a cromatina (sem ser as histonas) 
são conhecidas como proteínas da família SMC, que são importantes na 
manutenção da estrutura do cromossomo. Essas ptnas são ATPases e são dímeros 
formadas por duas subunidades. As duas subunidades se ligam pelo domínio 
dobradiça. O domínio antiparalelo é o espiral enrolado. E por fim o domínio 
ATPásico, que vai fazer a quebra do ATP. Duas SMC são muito importantes: 
coesina e condensina. A primeira tem o papel de unir duas fitas de DNA, é 
importante para a formação do centrômero e são importantes na mitose e na 
meiose. A condensina faz parte daquelas proteínas do scaffold para formação das 
cromátides. 
 
 
 
A pintura de cromossomos é uma hibridização in cito, a célula é corada 
com uma sonda (que fica associada a um fluorocromo). Com essa técnica podemos 
estudar doenças genéticas que ocorrem por translocação. Nesse caso, parte de um 
cromossomo é trocado por parte de outro. Esse caso causa como doença uma 
leucemia crônica mielogênica ou uma leucemia linfoblástica aguda. Essa 
deformidade induz a multiplicação celular, o que causa o câncer. 
 
Antigamente tinha-se a ideia de quanto maior o conteúdo de DNA mais 
evoluído seria o organismo. Na realidade o mais importante não é o tamanho, e sim 
a quantidade de proteínas que são expressas por aquele DNA. Quanto mais 
superior é o ser, mais sequencias repetitivas ele tem. Nesses casos, a quantidade 
de sequencias repetitivas é muito maior que as áreas codificantes. Isso não ocorre 
em procariotos, por exemplo, que quase todo o DNA é codificante. Essa questão 
abordada explica o paradoxo C. Ou seja, além da complexidade, o proteoma 
também deve ser avaliado, por exemplo os eucariotos podem sofrer edição e 
splicing alternativo. Ou seja, o numero de proteínas produzidas não é igual ao 
número de genes. O proteoma será muito maior. No homem, por exemplo, existem 
muitas isoformas de proteínas, que vieram do mesmo gene mas houveram 
alterações para gerar proteínas diferentes. 
Outros dados importantes: geralmente o tamanho dos íntrons é maior que o 
tamanho dos éxons; o genoma mitocondrial não apresenta histonas; o núcleo 
apresenta grane quantidade de DNA repetitivo e a mitocôndria muito pouco; na 
mitocôndria a transcrição e tradução ocorre constantemente, como em procariotos; 
a célula eucariótica tem herança paterna e materna e a mitocôndria apenas 
materna. É importante saber as diferenças. 
Pseudogenes são sequencias gênicas que se assemelham a genes 
funcionais mas não codificam nenhuma proteína. Esse pseudogene é alinhado em 
banco de dados genéticos e geralmente ele é descoberto por ser um gene 
 
codificante em outra espécie mas que perdeu seu promotor, se tornando assim um 
pseudogene. 
O teste de paternidade é baseado nas sequencias repetitivas ao longo 
do genoma. As sequencias repetidas em tandem possuem repetições da mesma 
unidade de nucleotídeos várias vezes. Dependendo do tamanho dessa sequencia 
em tandem, pode ser chamada de microsatélites (small tandem repeats) ou 
minisatélites. As minisatélites são estudadas em evolução, para identificar a relação 
entre diferentes espécies, famílias, etc. São áreas que sofrem menos alterações, é 
importante para saber se dois organismos apresentam um ancestral comum, por 
exemplo. As microsatélites são utilizadas na identificação de indivíduos, entre 
pessoas que não possuem parentesco, primos, vizinnhos, por exemplo. (não 
entendi direito a diferença nem na hora da aula nem ouvindo agora, se quiserem 
escutar ta em 01:25) 
 
Genes parálogos são genes que se duplicaram. São homólogos (vieram do 
mesmo ancestral), possuem funções diferentes, mas parecidas. Por exemplo: a 
família das imunoglobulinas é uma família de genes parálogos. 
Voltando as sequencias repetitivas em tandem, elas são similares em 
familiares. Uma mãe que tem 4 repetições, pode ter um filho com 3 repetições. Isso 
acontece por conta do quiasma. A sequencia é conservada, mas o numero de 
repetições entre indivíduos pode ou não variar. 
No teste de paternidade, vários marcadores de short tandem repeats são 
avaliados. Isso porque existe variação entre mãe, pai e filho. Dessa forma, a maioria 
dos marcadores deve ser idêntico para que o indivíduo seja filho da mãe.