2 - Aspectos moleculares

Prévia do material em texto

28/03/2015
1
ASPECTOS MOLECULARES
RELACIONADOS AO
DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO
Daniel Bartoli de Sousa
BIOLOGIA MOLECULAR – VISÃO GERAL
 Propicia novos caminhos à embriologia
 Auxilia na compreensão do desenvolvimento
normal e anormal
SAÚDE 
PÓS-
NATAL
Experiência
s pré-natais
Fumo
Nutrição
Doenças 
-
Diabetes
Saúde pós-natal
Fatores 
ambientais
Fatores 
celulares e 
moleculares
Vida pré-
natal
28/03/2015
2
BIOLOGIA MOLECULAR
Daniel Bartoli de Sousa
NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO
 Nível atômico
 Nível molecular
 Nível macromolecular
 Nível supramolecular
 Nível celular
 Nível pluricelular
NÍVEL ATÔMICO
É a menor unidade no universo que dá 
característica de um elemento químico 
(átomo)
CONSTITUIÇÃO DO ÁTOMO
 Elétrons
 Órbita
 Prótons e Nêutrons
 Núcleo
Átomos são diferenciados pela quantidade de prótons 
e nêutrons no núcleo
28/03/2015
3
TABELA PERIÓDICA TABELA PERIÓDICA
 Hidrogênio
 Sódio
 Potássio
 Cálcio
 Carbono
 Nitrogênio
 Fósforo
 Enxofre
 Cloro
 Magnésio
 Ferro
 Cobre
 Zinco
 Selênio
 Iodo
 Vanádio
 Cromo
 Cobalto
 Níquel
 Nióbio
Macroelementos Microelementos
LINUS PAULING
NÍVEL MOLECULAR
Agrupamento específico de átomos que 
dão características a substâncias
28/03/2015
4
NÍVEL MOLECULAR
REFLETINDO SOBRE A VIDA...
BIOMOLÉCULAS
 Essenciais para a vida
 Aminoácidos
 Nucleotídeos
 Ácidos graxos
 Carboidratos
NÍVEL MACROMOLECULAR
Agrupamento de biomoléculas formando estruturas de 
alta complexidade
28/03/2015
5
NÍVEL MACROMOLECULAR
 Aminoácidos
 Proteínas
 Nucleotídeos
 DNA e RNA
 Ácidos graxos
 Lipídeos
 Carboidratos
 Polissacarídeos
NÍVEL SUPRAMOLECULAR
Interação entre macromoléculas 
formando estruturas de nível de 
complexidade ainda maior
NÍVEL SUPRAMOLECULAR
NÍVEL CELULAR
União ordenada e complexa dos níveis 
supra e macromolecular gerando 
produtos capazes de auto replicação
28/03/2015
6
CÉLULAS PROCARIONTES CÉLULAS EUCARIONTES
NÍVEL PLURICELULAR
Estruturas do nível celular interagindo 
entre si, formando um agrupamento 
diferenciado complexo, interdependente
NÍVEL PLURICELULAR
28/03/2015
7
BIOLOGIA MOLECULAR
Objetivo
Estudar fenômenos que ocorrem nas células de 
maneira isolada ou em uma matriz pluricelular
ENFOQUES
 Processos de replicação, recombinação e reparo do
material genético
 Dogma central
 DNA para RNA
 RNA para proteínas
 Interação entre átomos, moléculas e macromoléculas
 Mecanismo de morte celular programada
 Apoptose
 Mecanismos de funcionamento normal e alterado das
células
COM ESSES FUNDAMENTOS
CONSEGUIMOS ENTÃO...
28/03/2015
8
PROJETO GENOMA HUMANO
 35.000 genes no genoma humano
 1 gene pode originar várias proteínas
1 gene
Proteína 
1
Proteína 
2
Proteína 
3
Proteína 
4
Proteína 
......
PROJETO GENOMA HUMANO
 Níveis de regulação da expressão do gene
 Genes diferentes podem ser transcritos
 O DNA transcrito a partir de um gene pode ser
seletivamente processado para regular os RNA que
alcançam o citoplasma para se tornarem RNA mensageiros
 RNAm podem ser seletivamente traduzidos
 Proteínas formadas a partir dos RNAm podem ser
modificadas diferencialmente
TRANSCRIÇÃO DOS GENES
 Genes estão contidos num complexo de DNA e
proteínas (histonas) chamado de Cromatina
 Nucleossomo – unidade básica estrutural
28/03/2015
9
TRANSCRIÇÃO DOS GENES
 Nucleossomas
 Guardam o DNA estreitamente espiralado
 Não pode ser transcrito
TRANSCRIÇÃO DOS GENES
 Heterocromatina
 Estado inativo para transcrição
 Cromatina aparece como contas de nucleossomos em 
um cordão de DNA
 Eucromatina
 Ativo para transcrição
 DNA está desespiralado das contas
Residem 
dentro do 
DNA
28/03/2015
10
Genes 
 Regiões
◦ Éxons – podem traduzir proteínas
◦ Íntrons – não traduzem proteínas e estão
entremeadas entre os éxons
◦ Promotora – liga-se à RNA polimerase
para iniciar transcrição
 Possui a sequência TATA (TATA box)
Genes 
 Regiões
◦ Local de iniciação da transcrição
 Designar primeiro aminoácido na proteína
◦ Local de iniciação da tradução
◦ Códon de término da tradução
◦ Região não traduzida 3’
 Possui sequência poli A
28/03/2015
11
INTENSIFICADORES
São elementos reguladores de DNA que
ativam a utilização de promotores para
controlar sua eficiência e a taxa de
transcrição do promotor
INTENSIFICADORES
 Ligam-se a fatores de transcrição e são usados
como reguladores da expressão do gene e da
localização específica na célula
 Podem indicar o mesmo gene a ser expresso em
diferentes tecidos
 Atuam pela exposição do promotor ou facilitação
da ligação da RNA polimerase
 Podem inibir a transcrição - SILENCIADORES
INTENSIFICADORES
28/03/2015
12
EXEMPLO
FATOR DE TRANSCRIÇÃO PAX 6
OUTROS REGULADORES DA EXPRESSÃO DO
GENE
 RNA nuclear (RNAn) ou RNA pré-mensageiro
 Transcrição inicial de um gene
 Proteínas derivadas do mesmo gene são
chamadas isoformas de encaixe ou variantes de
encaixe ou formas de encaixe alternativo
 Fornecem a oportunidade a diferentes células usar o
mesmo gene para fabricar proteínas específicas para
aquele tipo de célula
OUTROS REGULADORES DA EXPRESSÃO DO
GENE
 Podem haver modificações que afetam a função
mesmo depois de uma proteína traduzida
(fabricada)
 Proteínas têm que ser clivadas ou fosforiladas
 Proteínas têm que se combinar ou serem liberadas
28/03/2015
13
INDUÇÃO E FORMAÇÃO DE ÓRGÃOS
Órgãos são formados por interações
entre células e tecidos
 Grupo de células ou tecidos dá origem a outro tipo
de célula ou tecido, mudando seu destino
 INDUÇÃO
INDUÇÃO E FORMAÇÃO DE ÓRGÃOS
 Sinal para mudança – Indutor
 Responde ao sinal – Efetor
 Capacidade de responder ao sinal – Competência
 Ativação do tecido respondente – Fator de
competência
SINALIZAÇÃO CELULAR
Essencial para a indução, para 
competência e linha cruzada entre as 
células indutoras e efetoras
INTERAÇÃO EPITÉLIO-MESENQUIMAL
28/03/2015
14
SINALIZAÇÃO CELULAR
Mecanismos de comunicação
 Interações parácrinas
Proteínas sintetizadas por uma célula se difundem por
distâncias curtas para interagir com outras células
 Fatores parácrinos ou fatores de crescimento e
diferenciação (GDFs)
 Interações justácrinas
Sem envolvimento de proteínas
VIAS DE TRANSDUÇÃO DO SINAL
Sinalização parácrina
 Fatores parácrinos atuam ativando uma via
diretamente ou bloqueando a atividade de um
inibidor de uma via
 Ativação do fator de transcrição
 Ativa ou inibe a expressão do gene
VIAS DE TRANSDUÇÃO DO SINAL
Sinalização justácrina
1. Uma proteína de superfície celular interage
com um receptor sobre uma célula adjacente
num processo análogo ao parácrino
Exemplo - Via Notch
28/03/2015
15
VIAS DE TRANSDUÇÃO DO SINAL
Sinalização justácrina
2. Ligantes secretados por uma célula interagem
na matriz extracelular com seus receptores
situados em células vizinhas
2. Moléculas grandes – colágeno, proteoglicanos,
glicoproteínas
VIAS DE TRANSDUÇÃO DO SINAL
Sinalização justácrina
3. Transmissão direta de sinais de uma célula à
outra por meio de junções do tipo gap
Canais entre as células com passagem de pequenas
moléculas e íons
FATORES PARÁCRINOS DE SINALIZAÇÃO OU
FATORES DE CRESCIMENTO E DE DIFERENCIAÇÃO
(GDFS)
 Agrupados em famílias
 Regulam desenvolvimento orgânicode todo reino
animal
 Drosophila a Humanos
FATORES PARÁCRINOS DE SINALIZAÇÃO
Famílias
 Fator de crescimento do fibroblasto – FGF
 Proteínas WNT
 Proteínas Hedgehog
 Fator β de transformação do crescimento – TGF-β
28/03/2015
16
FGFS
 ~24 genes FGF identificados
Centenas de isoformas proteícas
 Ativam receptores do fator de crescimento dos
fibroblastos (FGFRs)
 Receptores ativam diversas vias de sinalização
 Importantes
 Angiogênese
 Crescimento do axônio
 Diferenciação do mesoderma
PROTEÍNAS HEDGEHOG
Nos mamíferos
 3 genes hedgehog
Desert
 Indian
Sonic hedgehog
 Formação do membro
 Indução e formação do tubo neural
Diferenciação somítica
Regionalização do tubo digestório primitivo
PROTEÍNAS HEDGEHOG
Receptor
 Patched
Se liga a uma proteína chamada Smoothened
“Papel do fator é ligar-se a um receptor para
remover a inibição de um transdutor”
PROTEÍNAS WNT
Existem pelos menos 15 genes WNT
Receptores
 Família de proteínas frizzled
Envolvidos
 Padronização do membro
 Desenvolvimento do encéfalo médio
 Diferenciação somítica e urogenital
28/03/2015
17
SUPERFAMÍLIA TGF-Β
Mais de 30 membros
 Fator β de transformação do crescimento
 Proteínas morfogenéticas ósseas
 Família activina
 Fator de inibição müllerianno (MIF ou Hormônio 
antimülleriano)
SUPERFAMÍLIA TGF-Β
 Importante
 Formação da matriz extra-celular
 Ramificação epitelilal no desenvolvimento dos
pulmões, rins e glândulas salivares
 Formação de osso
 Divisão celular
 Apoptose
 Migração celular
GIGANTE ADORMECIDO