Genética Molecular

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GENÉTICA MOLECULAR 2017/2018 2ºSEMESTRE PROF. LEONOR CANCELA 
 
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Expressão de um gene numa célula animal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DNA: COMPOSIÇÃO QUÍMICA 
 DNA é um polímero linear de 4 desoxirribonucleótidos. 
 Nucleótidos compostos por 2’-desoxiribose (açúcar de 5 carbonos), ácido fosfórico e 4 nitrogénios que contém as 
bases A,T,G e C. 
 Duas das bases, A e G, tem uma estrutura de duplo anel e chamam-se purinas. 
 As outras duas, T e C, tem uma estrutura de anel único e chamam-se pirimidinas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIFERENÇAS ENTRE DNA E RNA 
 
DNA RNA DNA RNA 
 
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Emparelhamento entre DNA e RNA 
 
 
Segmento de DNA demonstrando a 
orientação antiparalela das cadeias 
complementares. 
Estrutura 3D da hélice dupla 
Ligações: Covalentes Hidrogénio 
-Fortes - Fracas 
-Estáveis - Dependem do meio ambiente 
 - Transientes 
 - Permitem alterar conformação 3D 
Emparelhamento por complementaridade 
A-T G-C 
 
 
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DNA, MOLÉCULA DA HEREDITARIEDADE 
 Traços herdados são determinados pelos elementos de hereditariedade, os genes, que são transmitidos de pais 
para filhos durante a reprodução. 
 Genes são compostos quimicamente por ácidos desoxirribonucleicos ou DNA. 
 DNA foi descobertos em 1869 por Friedrich Miescher in 1869. 
 Em 1920 foi observado através de estudos microscópicos com manchas especiais que o DNA está presente nos 
cromossomas. 
 Em 1944 Avery, McLeod, and McCarty chegaram à primeira evidência que o DNA é material genético. 
 
 
EXPERIÊNCIA DE AVERY, MCLEOD E MCCARTY 
 Identificaram a substância química responsável pela mudança 
de rugosidade, células não-virulentas de Streptococcus 
pneumoniae (R) em células infeciosas encapsuladas lisas (S): 
 Atividade de transformação foi destruída por DNAse, mas não 
por RNAse ou protease. 
 Conclusão: Fator de transformação que converte células R em S 
é DNA. 
 
 
EXPERIÊNCIA HERSHEY- CHASE 
 Em 1952 mostraram que o DNA, não é uma proteína, é responsável pela atividade fagocitária das células 
bacterianas: 
 DNA do fagócito radioativo entra nas bactérias após o anexo, mas a camada proteica o vírus permanece no 
exterior. 
 DNA do fagócito direciona a reprodução do vírus para células bacterianas infetadas. 
 
 
A ESTRUTURA DO DNA É UMA DUPLA HÉLICE COMPOSTA POR DUAS CAUDAS 
ENTRELAÇADAS 
 Em 1953, Watson and Crick propôs a estrutura tridimensional do DNA. 
 DNA é uma hélice de dupla cadeia composta por uma sequência de pares de subunidades 
linear: nucleótidos. 
 Nucleótidos contem qualquer uma das quatro bases: Adenina (A), Timina (T), Guanina (G) 
e Citosina (C). 
 Uma característica central do DNA de cadeia dupla é emparelhamento de bases 
complementares: 
A com T e G com C. 
 
 
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DNA é uma dupla hélice 
 A espinha dorsal do DNA torce a hélice direita. 
 Cada cadeia de DNA tem polaridade = direccionalidade. 
 As cadeias emparelhadas estão orientadas para direções opostas = antiparalelas. 
NOTA: As cadeias de DNA podem ser separadas pelo aumento de temperatura e com alterações de pH, quebrando 
as pontes de hidrogénio. 
 
WATSON-CRICK- MODELO DE REPLICAÇÃO DO DNA 
 As cadeias originais (parentais) do duplex estão separadas. 
 Cada cadeia parental serve de molde para a produção da cadeia filha complementar, 
através do emparelhamento de pares de bases A-T e G-C. 
 
GENES E PROTEÍNAS 
 Garrod estudou alcaptonúria e identificou a 
substancia excretada anormalmente= ácido 
homogentisico. 
 Alcaptonuria resulta de um defeito 
metabólico que bloqueia a conversão de uma 
molécula de substrato para uma molécula de 
produto, numa via bioquímica devido à 
ausência da enzima requerida = bloqueio 
metabólico. 
 No caso da alcaptonúria, um efeito 
metabólico que impossibilita ácido 1,2 
dioxigenase de converter ácido 
homogentisico em ácido 4-
maleilacetoacético na via da repartição de 
fenilalanina e tirosina. (imagem) 
 Outra enzima defeituosa na mesma via, a fenilalanina hidroxilase (PAH), conduz à 
acumulação de fenilalanina que faz com que a condição conhecida como fenilcetonúria (PKU) seja comprometida. 
 A incidência de PKU, caracterizada por retardo mental severo é de 1 em 8000 nascimentos Caucasianos. 
 A enzima defeituosa resulta de um gene mutante. 
 
Genes afetam o organismo através da ação de proteínas 
 A informação genética contida na sequência de DNA especifica um tipo partícula de proteína. 
 Enzimas= proteínas que são catalisadores biológicos essenciais a atividades metabólicas nas células. 
 Metabolitos= pequenas moléculas sobre as quais atuam enzimas. 
 Em 1908, Archibald Garrod propôs que os defeitos de enzimas resultam em erros inatos de metabolismos= 
doenças hereditárias. 
 
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GENES E PROTEÍNAS 
 Em 1940, George W.Beadle and Edward L. Tatum, usaram filamentos de fungos Neurospora crassa, demonstrada 
que cada enzima é codificada por um gene diferente. 
 A sua abordagem experimental, é chamada agora análise genética, levou à hipótese que um gene codifica uma 
enzima. 
 
ORGANIZAÇÃO DO GENE 
 Organização do Gene de eucariota 
▪ Promotor, exões, com ou sem intrões 
▪ Cadeia codante e não codante 
▪ Splicing dos exões -» transcrito 
▪ Splicing alternado -» um gene – várias 
proteínas 
 Organização do Gene de procariota 
▪ Operões 
 
O Dogma Central da Biologia Molecular é um 
conceito que ilustra os mecanismos de 
transmissão e expressão da hereditariedade 
após a descoberta da sua codificação na dupla 
hélice do ADN. Propõe que existe uma uni 
direccionalidade na expressão da informação 
contida nos genes de uma célula, ou seja, que 
o ADN é transcrito no ARN mensageiro e que 
este é traduzido à proteína, elemento que por 
fim efetua a ação celular. O dogma postula 
igualmente que apenas o ADN é capaz de duplicar-se e, por conseguinte, reproduzir-se e transmitir a 
informação genética aos descendentes. 
A expressão de genes deve ser regulada em diferentes dimensões no tempo e no espaço, faz com que as células sejam 
diferentes. 
Em diferentes estágios do ciclo da vida, diferentes 
genes tem de ser ativados e desativados em 
resposta a diferentes estímulos. 
A expressão dos genes é dada pelo nível de 
proteínas que são produzidas por célula. Essa 
relação tem de ser extremamente definida porque 
se assim não for o organismo não se podia 
desenvolver como assim o conhecemos. 
Exemplos: 
-Durante a diferenciação sexual 
-Genes de hemoglobina diferentes na criança 
(desenvolvem-se rapidamente e precisa de muito 
oxigénio.) e no adulto (tem afinidade para o 
oxigénio). 
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TRANSCRIÇÃO = SÍNTESE DE RNA 
 Transcrevem de uma linguagem de nucleótidos para 
outra de nucleótidos também. 
 Refere-se à síntese de RNA utilizando DNA como 
molde. Um gene é transcrito a partir de uma única 
cadeia, cadeia lida pela RNA polimerase de 3’-> 5’, 
cadeia modelo. 
 Apesar de haver genes codificados nas duas cadeias 
em geral, só uma cadeia é transcrita no momento 
naquela região. Pode haver 2 genes sobreposto na 
mesma orientação ou em orientação diferentes, mas 
enquanto é transcrito, é silenciado. 
Evidência em como RNA seria a molécula intermediária 
entre DNA e proteínas: 
- DNA está no núcleo mas as proteínas são sintetizadas no citoplasma 
- RNA é sintetizado no núcleo mas é exportado para o citoplasma. (Semelhante ao DNA: ribose em vez de 
desoxirribose + grupo OH, pirimidina é U em vez de T) 
 A sequência de nucleótidos do RNA transcrito é complementar e antiparalela à sequência de pares de bases de 
DNA. 
 No processo de síntese de RNA, forma-se uma ligação açúcar-fosfato entre o grupo 3-hidróxilo de um nucleótido 
e o grupo 5’-OH do trifosfato do nucleótido seguinte. 
 A síntese de RNA não necessita do iniciador (primer). O RNA polimerase não precisa de sequência iniciadora pode 
iniciar síntese de nova molécula de ácidos nucleicos ao contrário da DNA polimerase. 
 A enzima responsável pelo processo de transcrição é uma RNA polimerase. 
 
mRNA Eucariota 
 ORF (Opening Reading Frame): Quadro de leitura definido entre o codão START e o STOP, leva a sequência de 
aminoácidos correta para produzir a proteína. 
 ZONA 5’ não traduzida (5’UTR): Zona anterior ao 1º nucleótido e o RNA mensageiro em 5’ e o nucleótido 
imediatamente antes do codão START. (seguida por uma ORF) 
 ZONA 3’ não traduzida (3’UTR): Do lado 3’ a partir do codão STOP e até à extremidade do RNA. 
 
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 O final da extremidade 3’ é sempre modificado pela inserção de um conjunto de nucleótidos, adeninas, (cadeia 
poli-A) que vão dar estabilidade ao RNA mensageiro e é inserida antes de ele poder sair do núcleo. 
 
 O transcrito primário tem intrões e exões. 
 A ORF é interrompida por segmentos não codantes, os intrões, que são removidos por splicing. 
 Muitos dos genes tem intrões, sequências entre exões, sequências que vão estar no RNA mensageiro. Intrões 
removidos na transcrição em simultâneo por um processo que envolve um complexo, spliceossoma. 
 A tradução de uma molécula de RNA mensageiro começa exactamente em uma extremidade e prossegue para 
outra: a iniciação da síntese proteica pode iniciar muitos nucleótidos a jusante do final da extremidade 5’. 
 A cadeia de RNA é da extremidade 5’ a 3’. 
 A montante (upstream) refere-se para a extremidade 5’. 
 A jusante (downstream) refere-se para a extremidade 3’. 
 
Fatores requeridos para Transcrição 
 Gene para ser transcrito 
 Complexo de remodelação da cromatina 
 RNA polimerase (I,II ou III> no núcleo) + Proteinas associadas ao RNA pol 
 Fatores de Transcrição (TBP) 
 
 Todos RNA mensageiros que codificam proteínas não começam no codão START mas sim, na extremidade 
5’UTR que é a zona necessária para ribossoma se ligar ao RNA mensageiro. (inicio do RNA e codão START). 
 Gene para ser transcrito, tem de se libertar da cromatina. A cromatina tem ser aberta para permitir transcrição 
nesse o gene para a máquina de transcrição possa aceder. Se a cromatina não abrir, o gene está enrolado em 
histonas mas as proteínas não se ligam. 
 RNA Polimerase II transcreve genes codificam proteína. 
 RNA Polimerase funciona num complexo com outras proteínas, complexo de iniciação de transcrição TFiiD no 
qual temos muitas proteínas que são fatores reguladores/de transcrição. 
 
GENE PROMOTOR 
 A região do DNA que contém sequências que são os sinais para transcrever um gene é denominada promotor. 
 Promotor básico é onde se liga o complexo básico da transcrição (complexo proteico) onde a RNA Polimerase vai 
entrar. RNA polimerase nos eucariotas não liga DNA. 
 O início da transcrição começa no nucleótido +1 para cada transcrito que vai correr. 
 A montante do nucleótido +1 é o promotor, zona de regulação. Normalmente o promotor básico está a -30 do 
nucleótido +1. 
 -X Refere-se à localização de um dado par de bases a montante do local de início da transcrição (TSS- transcription 
start site) 
 
 
 
 
 
 
 
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O promotor e elementos promotores proximais 
 Núcleo promotor: desde o sítio de iniciação da transcrição (TSS) incluído a CAIXA TATA. 
 Elementos proximais do promotor: Dentro de 100 a 200 bp do sítio de iniciação da transcrição (CAIXA CCAAT, 
elemento GC-rico). 
 
 
 
 
PROMOTORES EUCARIOTAS CONTÉM: 
 Uma região rica em TATA –25 a -30 do TSS + várias sequências reguladoras a montante 
- CAIXA CCAAT (frequentemente em –75) 
- CAIXA de GC (sequência de Gs e Cs) 
- Outras sequências de caixa localizadas a montante ou a jusante do TSS que maximizam o nível de transcrição 
chamado intensificadores. 
 CAIXA TATA é o local onde ancora a RNA Polimerase e fica orientada para transcrever. Se a RNA Polimerase virar 
ao contrário não se vai ligar e depois não sabe para que lado transcrever. Se a CAIXA TATA for mutada, não é 
reconhecida e não há transcrição. 
 A CAIXA TATA é importante porque lá liga-se uma proteína que faz parte do complexo TFiiD que é a proteína de 
ligação TBP. Depois liga-se o complexo e por fim a RNA Polimerase. Se as proteínas não se ligarem, a RNA 
Polimerase não se ancorar. 
 A montante da CAIXA TATA é onde se ligam proteínas ativadoras, quando a cromatina vai abrir permite o acesso 
à maquinaria de transcrição mas esse acesso para além de histonas não agarra o DNA e permite seja fluido, permite 
escorregar entre as ribossomas. Condicionam a ligação da TBP à CAIXA TATA potenciando. 
 
NECESSIDADE DE POTENCIADORES (ENHANCERS) 
 Interações entre: 
- TFs ligado nos potenciadores a montante. 
- E TFIID complexo ligado no promotor-núcleo é necessária in vivo antes de posicionamento de Pol II e iniciação de 
transcrição. 
 
POTENCIADORES 
 As sequências de potenciadores são tipicamente bastante curtas (~ 20 pb) e são encontradas em vários locais ao 
redor do gene que elas regulam. 
 Eles são frequentemente localizados longe do TSS e são capazes de funcionar como potenciadores, 
independentemente de sua orientação, mas principalmente em uma posição CIS. 
 Eles são frequentemente alvos de regulação tecidual ou temporal. 
 
 
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POTENCIADORES: ORGANIZAÇÃO 
 Organizado em uma variedade de elementos modulares, embalados de perto e funcionando muito como um 
promotor. (Organização modular em caixas.) 
 A diferença principal entre o potenciador e o promotor é operacional. 
Potenciadores ligam a proteínas de regulação da transcrição enquanto os 
Promotores a maquinaria de transcrição, tem diferentes formas de aturar 
sobre o DNA. 
 Proteínas ligadas a sítios promotores interagem com aquelas ligadas a 
sítios potenciadores. 
São precisos para iniciar a transcrição mas não trabalham sozinhos, no 
aumento da transcrição. O conjunto de proteínas ativadoras que só existe 
em determinados lugares vão permitir a expressão de genes nesses locais 
ou nessas alturas. Proteínas só funcionam onde o gene pode funcionar. Se 
os genes não podem funcionar o que temos ligado nessas sequências são 
silenciadores, que são proteínas que não permitem a ligação do Complexo 
da Polimerase e reprimem a transcrição. 
 Alguns elementos podem ser encontrados em ambos os lugares. 
PROMOTORES: FUNÇÃO 
 Os potenciadores são componentes essenciais da organização genética em eucariotas porque permitem que os 
genes sejam transcritos apenas quando os ativadores de transcrição adequados estão presentes. 
 Eles trabalham aumentando a concentração de ativadores perto do promotor. 
 
FACTORES DE TRANSCRIÇÃO 
 Ligam o DNA ao promotor, ao potenciador e ao silenciador de formas específicas. 
 Interagir com outras proteínas paraativar e aumentar a transcrição até 100 vezes acima dos níveis basais. 
 Ou reprimir a transcrição no caso de silenciadores/repressores. 
 
 Para haver transcrição tem de haver um complexo básico onde se liga a Polimerase. Tem de haver abertura da 
cromatina, para a ligação desse complexo e depois tem de existir um conjunto de proteínas ativadoras e 
silenciadoras que vão moderar a transcrição. Estão dependentes do tipo celular, da altura do desenvolvimento, 
do stress e da poluição. Células tem um proteoma (conjunto de proteínas produzido por uma célula num dado 
momento) que não é sempre o mesmo, muda com a alteração da expressão genética. 
 Fatores de transcrição basal ligam-se à CAIXA TATA, os potenciadores ligam-se noutros locais mas interagem com 
estes últimos. Potenciadores regulam a transcrição e estão normalmente localizados em CIS, na mesma cadeia 
que o gene a ser transcrito, não tendo orientação não obrigatória. 
 Efeito CIS- liga diretamente ao DNA. 
Efeito TRANS- proteína produzida por outro gene não liga diretamente ao DNA só liga a proteína regulada. 
 Na CAIXA TATA, liga-se ao TBP, liga-se ao complexo de Iniciação Basal (Polimerase). Dentro do complexo forma-se 
uma espécie de túnel onde passa a cadeia de DNA que vai ser aberta, porque tem a proteína TFiiH (helicase). 
Helicase desenrola o DNA, corta ligações de DNA e permite a transcrição, A polimerase só se pode ligar a uma 
cadeia e não à cadeia dupla. 
 “Cobrinha” é a extremidade C’ terminal da Polimerase. 
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 Complexo proteico roxo-> modelador interage com proteínas trans e não com o DNA. 
 Mutar Polimerase, TFiiD ou TBP, altera a estrutura 
tridimensional do complexo e o complexo pode não 
funcionar e já não há transcrição. 
 Mutar RNA Polimerase II alteram a função e são 
normalmente letais se alterarem a configuração. 
 Fatores ativadores (CAT) são muito importantes, 
permitem/potenciam a ligação da Polimerase. 
 
Elementos reguladores que mapeiam perto 
de um gene são sequências de DNA de 
ação CIS 
 PROMOTOR: Muito perto do sítio de iniciação 
do gene 
 POTENCIADOR: 
- Encontra-se longe do gene 
- Ser revertido 
- Aumentar ou reprimir os níveis basais de transcrição. 
 
INICIAÇÃO DA TRANSCRIÇÃO DE UM GENE EUCARIOTA É UM PROCESSO COMPLEXO: RNA Polimerase requere Fatores 
de transcrição gerais e CAIXA TATA. 
 
FASES DE TRANSCRIÇÃO: INICIAÇÃO 
 A eficiência e a especificidade do reconhecimento do promotor também dependem de Fatores de Ativador (AFs). 
 Locais de ligação de AFs localizados ~ 100 pb a montante do início da transcrição. (ex: caixas CAAT e GC). 
 O início da transcrição requer: 
- RNA Polimerase (RNA Pol). 
- Fatores de transcrição (TF). 
 Muitos TFs atuam reconhecendo sítios de ação cis no DNA. 
 O TF também pode reconhecer outro TF, a RNA polimerase, ou ser incorporado ao complexo de iniciação na 
presença de outros fatores. 
 O complexo proteico formado por vários TFs deve reconhecer 
as sequências promotoras antes de recrutar o RNA pol. 
 A CAIXA TATA alinha a Pol II, por meio de sua interação com 
a TFiiD, na posição correta para iniciar a transcrição no local 
correto, explicando a localização fixa da TATA (25 a -30). 
 As interações entre os TFs ligados nos estimuladores a 
montante + complexo TFiiD ligado no promotor nuclear são 
necessárias in vivo antes do posicionamento da Pol II e 
iniciação da transcrição. 
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ETAPAS: 
1) Complexo ativador potencia a ligação da TBP à CAIXA TATA, formando o complexo de transcrição basal e a 
localização da Polimerase. 
2) Quando a Polimerase está corretamente localizada e todas aquelas proteínas estão no sítio certo pode haver 
transcrição. 
FASES DE TRANSCRIÇÃO: ENLOGAÇÃO 
 Uma vez posicionada a Pol II, 2 TFs adicionais 
ligam-se à cauda de CTD fosforilada a jusante da 
Pol II e fundem o dsDNA, permitindo que a Pol II 
seja libertada do complexo TFiiD. 
- Inicia-se a fase de alongamento. 
 A CTD também se liga à enzima de capping (guanil 
transferase, adiciona o resíduo G na extremidade 
5 ’do mRNA assim que é sintetizado). 
 A CTD também se liga a fatores que recrutam 
fatores de splicing e fatores necessários para 
clivagem/poliadenilação da extremidade 3'. 
 Então… Pol II participa também no processamento 
de RNA. 
 
ETAPAS: 
1) Polimerase larga o complexo basal e todas as 
proteínas e vai avançar ao longo do gene e 
transcrever. 
2) Só pode fazer isso quando a sua extremidade C’ 
terminal é fosforilada. Para os fatores que a 
acompanham como TFiiD, avançarem na cadeia. 
3) Associada à polimerase estão as proteínas 
necessárias para processar o mRNA. 
Processamento do RNA é simultâneo à 
transcrição. Polimerase leva com ela várias 
outras proteínas que permitem a alteração a 
extremidade 5’ do RNA, assim que o mRNA é 
transcrito pela polimerase. A extremidade 5’ do RNA vai ser protegia porque ela é crucial para ser reconhecida 
pelo complexo ribossomal. Se o 1º nucleótido fosse degradado eixava de haver transcrição. Assim que é 
transcrito é alterado por uma guanil transferase que vai transferir uma guanosina e vai ter uma ligação 
diferente dos outros nucleótidos, esta impede as exonucleases (degradam ácidos nucleicos a partir das 
extremidades). 
4) Extremidade 5’ protegida exonuclesases não podem destruir aquela extremidade, chama-se fazer o capping 
do mRNA. “Pôr chapéu” é imediatamente a seguir ao inicio da transcrição, junto com a polimerase vem a 
enzima necessária. 
5) Remoção dos intrões ou splicing também acontece junto com o processamento. Junto com a Polimerase vem 
o complexo de remoção de intrões, spliceossoma (constituído por pequenos RNA’s e proteínas inseridas 
endonucleases e ligases que permitem reconhecer e remover intrões.) 
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FASES DE TRANSCRIÇÃO: TERMINAÇÃO 
 Em contraste com a regulação aplicada no início da 
transcrição, a terminação é menos clara e parece menos 
regulada. Vai haver um complexo que contém uma nova 
Polimerase que é responsável por colocar a cauda de 
adeninas quando o gene acaba. 
 No entanto, a extremidade 3 'do mRNA é na verdade 
devido a uma reação de clivagem no transcrito primário, 
ocorrendo durante o processamento pós-transcrição. 
COMO É QUE A POLIMERASE SABE QUE O GENE ACABOU? 
 Quando existe uma sequência, no caso do eucariota, de um gene nuclear, chamada poliadenilação. Existe nos 
genes do DNA, no mRNA e é rica em A’s e T’s e é reconhecida por outra polimerase. Polimerase que só coloca 
adeninas. Quando reconhece, liga-se e está associada a uma endonuclease que corta o mRNA a seguir à 
sequência de poliadenilação e depois coloca a cauda de adeninas. 
 RNA Polimerase II perde a cauda, há uma destabilização na estrutura tridimensional e ela vai largar e o 
complexo vai se desfazer. DNA fecha-se sozinho e depois o túnel fica enrolado. 
 
5 'CAPPING: Ocorre na transcrição. A guanosil 
transferase adiciona 5’ metilguanosina (Cap) à 
extremidade 5’ de mRNA. O Cap é importante 
para o início da tradução e para a exportação do 
núcleo. 
 
Cauda 3 'poli (A): a sequência AAUAAA no RNA 
sinaliza um evento de clivagem no RNA. 
Poli (A) polimerase adiciona depois 150-200 A 
resíduos à extremidade 3 'do mRNA. 
A cauda poli (A) aumenta a estabilidade do mRNA 
em eucariotas. 
NOTA: SE NÃO HOUVER CAPPING, RNA NÃO SAI 
DO NÚCLEO. 
 
 
 
Função dos Complexos Cromatina-Remodelação 
1) Proteína ativadora transcricional(TAP) liga-se ao seu local alvo no DNA. 
2) TAP recruta TFiiD e TBP para a CAIXA TATA. 
3) RNA Polimerase holoenzima junta-se ao complexo de transcrição. 
 
 
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ATIVADORES: Estas proteínas ligam-se a genes em 
locais conhecidos como potenciadores e aceleram a 
taxa de transcrição. 
REPRESSORES: Estas proteínas ligam-se a conjuntos de 
genes selecionados em locais conhecidos como 
silenciadores e tornam a transcrição mais lenta. 
COATIVADORES: Estas moléculas “adaptadoras” 
integram sinais de ativadores e talvez repressores. 
FATORES BASAIS DE TRANSCRIÇÃO: Em resposta as 
ordens dos ativadores, estes fatores posicionam-se na 
RNA Polimerase no inicio da transcrição e dão inicio ao 
processo e transcrição. 
 
 
SPLICING (PROCESSAMENTO ALTERNATIVO) 
 Genes humanos tendem a ser muito longos, mesmo 
que codifiquem proteínas de tamanho modesto. 
 Gene humano médio ocupa 27 kb de DNA genómico, 
mas apenas 1,3 kb (~5%) é utilizado para codificar 
aminoácidos. 
 A correlação entre exões e domínios encontrados em 
alguns genes sugere que os genes foram originalmente 
montados a partir de partes mais pequenas. 
 O modelo de evolução de proteínas através da 
combinação de diferentes exões é chamado Modelo 
Exão Suffle. 
 
MECANISMO DE SPLICING 
 O processamento de RNA ocorre em partículas nucleares conhecidas como spliceosomas. 
 A especificidade do splicing vem dos cinco pequenos snRNP - RNAs denotados U1, U2, U4, U5 e U6, que contêm 
sequências complementares às junções de junção. 
 U6 é geralmente encontrado em uma base complexa 
emparelhada com U4 na estrutura mostrada aqui. 
 A destabilização da interação U4-U6 ativa o U6 para 
participação na reação de splicing. 
 A interação U2-U6 é essencial para a reação de splicing. 
Note que o U2 se emparelha com o intrão na região do 
nucleótido A atacante. 
 O U2 sozinho forma uma estrutura estável que dobra para 
trás. 
 O processamento de um transcrito é iniciado por um 
ataque de um nucleótido A no 2' hidroxilo de um nucleótido G localizado na junção de junção 
5'. 
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MECANISMO GERAL DO SPLICING 
 
 
 
PROTEINAS REGULADORAS DE SPLICING 
 
 
 
 
SPLICING ALTERNATIVO 
 A regulação também ocorre nos níveis de processamento de RNA. 
 O splicing alternativo é uma forma de regulação gênica que resulta na geração de mRNAs alternativos a partir 
de um único gene. 
 Diferentes padrões de emenda podem ocorrer em diferentes tecidos, resultando na expressão gênica 
específica do tecido. 
 O splicing alternativo é uma importante fonte de complexidade genética humana. 
 Embora o número de genes humanos exceda o de vermes ou moscas por um fator de cerca de dois, o número 
de diferentes proteínas humanas pode ser maior do que em vermes ou moscas por um fator de cerca de cinco. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTRUTURA E FUNÇÃO DOS ATIVADORES TRANSCRIPCIONAIS 
 Ativadores transcripcionais consistem em 2 dominios: 
- DOMINIO DE ATIVAÇÃO: Interage com outros componentes da maquinaria transcripcional (liga proteínas do 
complexo de transcrição) 
- DOMINIO DE LIGAÇÃO AO DNA: Reconhece a sequência especifica de DNA. Estrutura tridimensional de nucleótidos 
que liga a uma das zonas de aminoácidos de DNA que faz torções mais acessíveis à ligação. Ligação de formas 
diferentes. 
 Ligação de uma proteína reguladora do gene ao maior sulco do DNA. 
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Fatores de transcrição e domínios de ligação ao DNA 
 DOMINIO DE LIGAÇÃO AO DNA: 
- PROTEINA ZINC-FINGER: Permite entrar entre as cadeias do DNA. 
- LEUCINAS ZIPPER: Conjunto de 2 cadeias Hélice ligadas por interações leucina-leucina. 
- HÉLICE-VOLTA-HÉLICE (HELIX-TURN-HELIX): Abraçam as cadeias quando se ligam ao DNA 
- HELIX-LOOP-HELIX 
 Ativação ou repressão da transcrição 
 Interação com outras proteínas 
 
AÇÃO SINÉRGICA DE ATIVADORES 
TRANSCRIPCIONAIS 
 Diferentes ativadores de transcrição podem interagir com o 
fator de transcrição geral TFiiD através da ligação a 
diferentes fatores associados a TBP (TAFs). 
-Diferentes fatores de transcrição ligam melhor quando existe 
uma estrutura já ligada. 
 
 
Genes Eucariotas são regulados pela combinação de proteínas 
 Em muitos casos, um TF pode ligar-se a um elemento de DNA com elevada afinidade, apenas quando 
complexado com uma segunda TF. Tal ligação cooperativa de DNA adiciona mais complexidade à regulação 
dos genes. Nomeadamente, um certo TF vai ligar ao seu elemento de DNA apenas se o seu parceiro e 
interação é também expresso. 
 2 TF é mais estável. 
 Genes eucariotas é um conjunto de proteínas que cooperam nas ligações. 
 
SILENCIADORES 
 Alguns genes também são submetidos à regulação por silenciadores 
transcripcionais. 
 Estas são sequências nucleotídicas curtas que são alvos para proteínas de ligação a ADN (DBPs). 
 Uma vez recrutados para o local, os DBPs promovem a montagem de grandes complexos proteicos que impedem 
a transcrição dos genes silenciados. 
 Ex: proteínas PcG (Polycomb group) em Drosophila silence certos genes durante o desenvolvimento. 
 Altera a estrutura tridimensional e a polimerase já não se liga. 
 
 
 
 
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Ação de Repressores Eucariotas 
 Alguns repressores bloqueiam a ligação de ativadores a sequências reguladoras. Ligam ao DNA e ocupam o 
espaço perto do ativador, e este não se liga. 
 Outros repressores têm domínios de repressão ativos que 
inibem a transcrição por interações com TFs gerais. 
 Um papel importante dos repressores pode ser inibir a 
expressão de genes específicos do tecido em tipos celulares 
inapropriados. Permite transcrição na altura certa, ou na 
altura da vida do DNA. 
 Ex: Um local de ligação ao repressor no intensificador de 
imunoglobulina é pensado para contribuir para a sua 
expressão específica de tecido por suprimir a transcrição em 
tipos de células não linfoides. 
 
RNA POLIMERASE NUCLEAR EM EUCARIOTAS 
 Complexos grandes com múltiplas subunidades (alguns comuns a todos os 3 
tipos). 
Três tipos: 
-Pol I sintetiza rRNA no nucléolo. 
-Pol II - sintetiza essencialmente mRNAs e snRNAS no nucleoplasma. 
-Pol III - sintetiza genes de RNAt, o componente 5S do rRNA e outros pequenos 
RNAs também no nucleoplasma. 
 
PROMOTOR POL II 
 A subunidade Pol II maior tem um domínio carboxi-terminal contendo repetições múltiplas de heptâmero e pode 
ser altamente fosforilada. Isso está envolvido na reação de iniciação. 
 Requer TFs gerais para iniciar a transcrição. 
 Caixa TATA (octâmero rico A-T) ou Iniciador + DPE (AGAC) no promotor principal. 
 TFiiD (TBP + 11 TAFs = fatores associados ao TBP) forma o fator de posicionamento para a Pol II. 
 
 
 
GEME PROMOTOR (2) 
 Cada promotor contém conjuntos característicos de motivos conservados (locais de ação CIS) reconhecidos pelas 
classes apropriadas de fatores, motivo de início de consenso (Py2CAPy5). 
Sequências em CIS onde se ligam os fatores. 
Por cima do DNA proteínas ligadas em TRANS. 
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 Os promotores da Pol II são os mais diversos e complexos 
e possuem uma organização modular. 
Porque tem uma CAIXA TATA, CAIXA CAT e CAIXA GC. Caixas 
queremos dizer sequências de DNA definidas onde se ligam 
fatores coaguladoresou de transcrição. 
Há genes sem CAIXA TATA, vão ter no início de transcrição 
uma sequência onde se liga a proteína iniciadora que se vai 
posicionar no sitio certo para posicionar TBP e o resto das 
proteínas também. 
Com ou sem CAIXA TATA há sempre posicionamento de TBP diretamente no DNA ou via uma proteína reguladora. 
Polimerase II nunca se pode ligar a um complexo diferente de TFiiD. 
 Elementos de sequência curta reconhecidos pelos TFs ficam a montante do SPT dentro de uma região espalhada 
acima de> 200 pb= formando o promotor basal. 
 
PROMOTOR REGULADO VS CONSTITUTIVO 
REGULADO 
 São específicos, eles identificam classes particulares de genes ou funções. 
- Regulação tem a ver com a interação de vários fatores se 2 faltarem numa célula, a transcrição vai ser diferente. 
Combinação e coordenação para modelar a transcrição. 
 Expressos apenas em certos momentos/locais, possuem elementos de sequência que ligam os TFs presentes 
apenas em intervalos espaciais/temporais específicos. 
 
CONSITUTIVO 
 Elementos promotores são encontrados em muitos promotores diferentes. 
- Há genes que estão mais ou menos sempre a ser transcritos, genes para funções básicas da célula. 
 Os sítios a montante são reconhecidos por ativadores onipresentes. No entanto, nenhuma combinação 
elemento/fator é um componente essencial do promotor. 
 
 Todos os promotores de Pol II têm elementos de sequência próximos do início da transcrição, os quais são 
utilizados pelo aparelho basal e isto estabelece o local de iniciação da transcrição. 
 Além disso, as sequências mais a montante determinam se um promotor é (i) expresso em todos os tipos de células 
ou (ii) especificamente regulado. 
 
COMO É QUE A POLIMERASE ENCONTRA O GENE A SER TRANSCRITO? 
 Tem de saber onde se liga e para isso a cromatina abre e permite a ligação do complexo de transcrição TFiiD. 
 
 
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ESTRUTURA DOS CROMOSSOMAS 
 Os cromossomos eucarióticos são complexos estáveis altamente enrolados (proteção e garantir o funcionamento 
correto da célula) de DNA e proteína denominados cromatina. 
 Cada cromossomo eucariótico contém uma única molécula de DNA de enorme comprimento. 
 O mais longo é o cromossomo 1 com 85mm, o mais curto é o cromossomo 22 com 17mm. 
 Algumas das proteínas presentes na cromatina determinam a estrutura dos cromossomas e as mudanças na 
estrutura durante o ciclo celular (histonas). 
 Outras proteínas da cromatina parecem ter papéis importantes na regulação das funções cromossômicas e na 
transcrição genética (complexos de remodelação, fatores de transcrição, intensificadores, silenciadores, 
mediadores, etc.) 
 Durante a divisão celular não há transcrição, cromatina está condensada e o complexo de transcrição não 
consegue lá chegar. Só consegue lá chegar se os nucleossomas permitirem a chegada de TFiiD. 
 
 
- O cromossoma metafásico é uma hierarquia de bobinas enroladas. (isto é, vários níveis de "compressão"). 
 
 
ESTRUTURA DA CROMATINA 
 O nucleossoma é a unidade estrutural básica da cromatina. 
 Cada nucleossoma é composto de uma partícula central, ~ 55 pares de bases de 
DNA chamado DNA ligante que liga partículas do núcleo adjacentes e uma 
molécula de histona H1 que se liga à partícula central e ao DNA ligante. 
 As histonas são pequenas proteínas altamente conservadas entre diferentes 
organismos. 
 Cada partícula de núcleo é composto por um octâmero (8 moléculas) de pares 
cada uma das histonas H2A, H2B, H3, e H4 e um segmento de DNA que contém 
cerca de 145 pares de bases. 
 DNA enrola nucleossoma em cerca de duas voltas. O DNA mantêm-se enrolado 
porque as histonas tem carga positiva (+) e o DNA é 
carregado negativamente (-). As extremidades N’ terminal 
das histonas agarram o DNA. 
 Para verificarmos se o DNA está protegido com o 
enrolamento, agarramos na cromatina e mergulhamos 
numa solução de nucleases (enzimas que degradam 
ácidos nucleicos e que normalmente há corte). Não vai 
acontecer nada só aos bocadinhos de DNA que saltam 
fora das histonas. 
 Para haver transcrição o DNA tem de ser libertado das 
histonas. 
 No núcleo de uma célula não dividida, as fibras da 
cromatina formam territórios cromossômicos distintos. 
Existem nichos (locais específicos onde há mais 
transcrição), os genes mais transcritos são mais para o 
núcleo. 
 Territórios cromossômicos estão correlacionados com 
densidades genéticas. 
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 Territórios de domínios cromossômicos que são relativamente ricos em genes tendem a se localizar em direção 
ao interior do núcleo. 
 Os nucleossomas se enrolam para formar uma estrutura de DNA de ordem superior chamada de fibra de cromatina 
de 30 nm. 
 Os espaços entre os domínios da cromatina formam uma rede de canais grandes o suficiente para permitir a 
passagem da maquinaria molecular para replicação, transcrição e processamento de RNA. 
 A replicação ocorre em pequenas regiões discretas que exibem um padrão temporal e espacial reprodutível, e a 
transcrição ocorre em algumas centenas de locais distintos. 
 Genes a ser transcritos estão inseridos em zonas que são ricas neste complexo de remodelação da cromatina, vão 
poder abri-la. E também são ricos em polimerases e proteínas de TFiiD. 
 Tanto a transcrição como a replicação ocorrem nos locais que estão enriquecidos com as proteínas necessárias. 
 O cromossoma metafásico é uma hierarquia de bobinas enroladas. 
 Regiões compactas e fortemente coradas de cromatina são conhecidas como heterocromatina, que consiste 
principalmente de sequências de DNA não-codificantes altamente repetidas - DNA satélite. (Perto das 
extremidades) 
 O restante da cromatina, que se torna visível somente após a 
condensação cromossômica na mitose ou na meiose, é chamado 
de eucromatina. (Perto do centrómero) 
 O número de genes localizados na heterocromatina é pequeno 
em relação ao número da eucromatina. 
 
 As proteínas histonas são básicas: 
- Contém muitos aminoácidos com carga positiva: lisina e 
arginina. 
- Ligam-se com fosfatos ao longo da espinha dorsal do DNA. 
 Há 5 tipos de histonas: 
- H2A, H2B, H3 e H4 as histonas centrais. 
- Duas de cada compõem o octâmero. 
 H1 é a histona vinculadora 
- Liga ao vinculo do DNA 
- Também liga aos nucleossomas: mas não tão firmemente quanto são as histonas centrais. 
 
 Heterocromatina vs Eucromatina 
 O nível de compactação dos cromossomos em interfase não é completamente uniforme. 
 EUCROMATINA: 
- Regiões menos condensadas dos cromossomos. 
- Transcripcionalmente ativo. 
- Regiões onde a fibra de 30 nm forma domínios de loop radial. 
 HETEROCROMATINA: 
- Regiões fortemente compactadas de cromossomos. 
- Transcripcionalmente inativo (em geral). 
- Domínios de loop radial compactados ainda maisA heterocromatina à esquerda é caracterizada por metilação 
do DNA e histonas desacetiladas, é condensada e inacessível a fatores de transcrição. (conformação de 
cromatina fechada). 
A eucromatina à direita está em uma forma solta e transcricionalmente ativa. O DNA não é metilado e as caudas de 
histonas acetiladas. (conformação da cromatina aberta) 
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PONTOS-CHAVE 
 Importância da transcrição: transcrição como um alvo 
para a regulação do gene. 
 Acessibilidade dos genes à transcrição: a importância 
da embalagem da cromatina. 
- Fatores de remodelação 
- Modificações das histonas 
 Os jogadores: 
- Fatores de transcrição- RNA polimerase 
- Intensificadores e silenciadores 
 Organização modular de promotores. 
 Regulação: tempo/presença espacial de TFs, promotores diferenciais, splicing alternativo. 
 
Níveis da estrutura de cromatina 
- DNA ativo/inativo dependendo do tipo de organização. 
 
 
Papel da cromatina na regulação eucariótica 
- DNA nu vs estrutura cromatina 
- Cromatina condensada: Heterocromatina vs Eucromatina 
- O empacotamento de DNA em nucleossomas produz uma fibra de cromatina ~ 10 nm de diâmetro. A cromatina 
é ainda condensada enrolando-a numa fibra de 30 nm, contendo cerca de seis nucleossomas por turno. 
 
Embalagem de DNA promotor em nucleossomos pode afetar o início da transcrição 
 Nucleossoma 
 Remodelação do complexo de cromatina 
 Proteínas modificadoras de histonas (metilação, acetilação) 
 
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 Para que a maquinaria seja acessível ao gene é preciso uma reconfiguração da cromatina, modificações das 
histonas. 
 Como a cromatina vai abrir-se? 
Proteínas ativadoras conseguem ligar-se a zonas da cromatina que está mais aberta, esses fatores recrutam 
as acetilases (HAT) vão acetilar as extremidades N’ terminal das histonas. E permitem abertura do DNA, deixa 
de estar preso nos nucleossomas e pode rodar à volta dos nucleossomas nas zonas que estão perto da proteína 
acetilase. Junção dessas 2 coisas permite a transcrição. Ligam-se fatores de transcrição, posiciona-se a 
polimerase e nucleossomas afastados. Há um túnel onde o DNA é desenrolado e a polimerase avança e o 
mRNA vai sendo produzido. Atrás o DNA vai fechando e à frente vai abrindo. 
 
Extremidades N’ terminal histonas- aminoácidos nomeadamente lisinas (são acetiladas) 
 
 
CÓDIGO DAS HISTONAS 
 Por que o padrão de modificações químicas especifica quais regiões do genoma são expressas em um determinado 
momento. 
 Histona octâmero; duas cópias de H2a, H2b, H3 e H4. 
 Proteínas mais conservadas na natureza. 
 As extremidades do terminal N das histonas são salientes das caudas histonas do nucleossoma. 
 As caudas de histona podem ser modificadas reversivelmente; acetilação e metilação da lisina covalente. 
 Grupo amino no final da cadeia lateral da lisina + histona acetilada acetil CoA. 
 
 Código das histonas é o padrão de alterações químicas: acetilações, metilações, fosforilações que afetam-
nas e permitem-nas ter uma função primordial na regulação da transcrição. Ao captar DNA libertam RNA. 
 Acetilases, metilases, deacetilases, fosforilases, ciclastinases- são cruciais para regulação correta da 
transcrição. 
 
COMPLEXOS DE REMODELAÇÃO DA CROMATINA (CRCs) 
 Pode reestruturar a cromatina e permitir que ela seja transcrita. 
 Pode romper a estrutura do nucleossoma sem deslocá-los ou reposicionar os nucleossomas, tornando acessíveis 
os principais locais de ligação ao DNA. 
 Use energia derivada do ATP para reestruturar a cromatina. 
 O mecanismo molecular da remodelação da cromatina é desconhecido. 
 
A)Conformação inativa: 
A cromatina nativa não pode ser transcrita, os locais de ligação 
ao DNA são inacessíveis. 
 
B)Recrutamento de CRC: 
Os complexos de remodelação de cromatina (CRCs) perturbam 
ou reposicionam os nucleossomas, permitindo o acesso aos 
locais de ligação ao DNA. 
 
C)Ligação a sítios expostos 
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RNA polimerase holoenzima prestes a juntar-se o 
complexo de transcrição. 
 
 
 
D)Conformação ativa: 
TAP recruta TFiiD e TBP para a caixa TATA. 
Proteína ativadora transcripcional (TAP) se liga ao local 
alvo no DNA. 
 
 
 
 Complexo de remodelação de cromatina o que vai fazer é uma vez cromatina aberta, ele permite o 
desenrolar do DNA dos nucleossomas. 
 Se a acetilação permite libertar o DNA, quando se remove vamos fechar o DNA e não permitir a transcrição. 
 Repressor ligado a enzimas de desacetilação. Extremidades N’terminal adquirem outra configuração e o DNA 
fica preso. 
 
A desacetilação da histona é uma forma de 
reprimir a expressão gênica 
 As caudas N-terminais das histonas centrais (H3) são 
modificadas pela adição de grupos acetilo (Ac) às cadeias 
laterais de resíduos específicos de lisina. 
 Ativadores e repressores transcricionais estão 
associados a coativadores e corepressores que têm 
atividades de desacetilase (HDAC), respectivamente. 
 A acetilação da histona é característica da cromatina 
ativamente transcrita e pode enfraquecer a ligação das histonas ao DNA ou alterar suas interações com 
outras proteínas. 
 
EFEITOS EPIGENÉTICOS NA REGULAÇÃO GENÉTICA 
 “Estudo de alterações mioticamente e/ou hereditárias na função genética que não podem ser explicadas por 
mudanças na sequência do DNA.” 
 Epigenética refere-se a alterações hereditárias na expressão de genes que não são devidos a alterações na própria 
sequência de ADN, mas a qualquer modificação química de bases, ou fatores de proteína ligadas com o ADN. 
 
REGULAÇÃO EPIGENÉTICA 
 Metilação DNA: Pode ser metilado nos grupos GC, guanina e citosina. Acontece nas zonas ricas nestes grupos e 
sempre primeiro numa citosina e depois numa guanina. Não há transcrição, exemplo é o cromossoma X não 
funcionar nas mulheres (compensação do DNA em relação aos homens). Interação de proteínas de metilação com 
histonas. 
 Mudanças na configuração da cromatina 
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 Imprinting: Metilações específicas de certos genes. Associadas à passagem de informação de sexos. Alterações na 
configuração as proteínas. 
 Mudanças na configuração da proteína 
 Na maioria das eucariotas superiores, uma proporção de base de citosina é modificada pela adição de um grupo 
metil (CH) ao átomo de carbono 5. 
 As citosinas são incorporadas não modificadas durante a replicação do DNA, e o grupo metil é adicionado por uma 
enzima chamada DNA metilase. 
 Três principais mecanismos de epigenética herdável. A expressão gênica de mamíferos é rigidamente controlada 
por mecanismos genéticos e epigenéticos. A epigenética modifica o fenótipo sem alterar o genótipo de uma célula. 
Mostramos aqui alguns mecanismos epigenéticos bem definidos que modificam as histonas. Metilação do DNA e 
modulação mediada por RNA não codificante da expressão 
genética. Alguns desses mecanismos são hereditáveis. 
 Não há alterações na cadeia de nucleótidos. 
 Alterações químicas nas histonas 
 Já engloba os microRNAs, alterações no RNA que permitem 
regular transcrição e tradução. 
 Informação não genética e sequência (metilação DNA) inclui. 
 
Cascata de eventos também é coordenada. 
Histona H3 vai ser alterada fosforilada/acetilada vai abrir. 
 
 
FORNECIMENTO DE ACESSO AOS SÍTIOS DE LIGAÇÃO DA PROTEÍNA NUCLEAR 
a) Alterando a estrutura do nucleossoma 
b) Induzindo o deslizamento de nucleossomas 
c) Deslocando o nucleossoma para outro DNA: Com a 
remodelação das histonas. 
 
A ligação de uma molécula ativadora (A) ao seu sítio de 
ligação (ABS) pode melhorar tanto a ligação de TFiiD à 
TATA CAIXA (a) como o recrutamento do fator TFiiD (b), 
aumentando assim a taxa de montagem do complexo 
basal e de transcrição. 
 
 
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Os recetores nucleares podem alterar a estrutura da 
cromatina recrutando complexos de remodelação da 
cromatina, como SWI / SNF, e recrutando co-ativadores, 
como o CBP, com a capacidade de modificar as histonas. 
 
O recetor de estrogênio (ER) pode recrutar a enzimatopoisomerase IIbeta (T), que pode introduzir uma 
quebra de cadeia dupla no DNA. Isso permite que a 
cromatina relaxe e se desenrole, permitindo que sua 
estrutura seja alterada para que a transcrição possa ocorrer. 
 
Após a ativação por andrógeno, o receptor androgénico 
(AR) recruta a proteína JHDM2A (J) que desmetila a 
histona H3 dentro do nucleossoma (N) produzindo uma 
estrutura mais aberta da cromatina. 
 A ligação do complexo hormonóide esteroide-receptor 
esteróide ao promotor de um gene induzível por 
esteróides resulta numa alteração na estrutura da 
cromatina, criando um local hipersensível e permitindo 
que os factores de transcrição constitutivamente 
expressos preexistentes se liguem e activem a 
transcrição. Observe que a ligação desses fatores 
constitutivos pode ocorrer porque o receptor desloca 
totalmente um nucleosoma do DNA, como mostrado no 
diagrama, ou porque altera a estrutura do nucleossomo, 
de modo a expor locais específicos de ligação no DNA. 
 
 
 
 
 
 
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 Receptores de Glucorticóides é uma proteína que liga o DNA, mas tem de haver abertura da cromatina. 
SWF/SF complexo de remodelação. 
Se a reposta e positiva os recetores associam-se ao SWF/SF. E já se pode ligar ao DNA e realizar a sua função 
de transcrição dos genes alfa. 
 Cooperação de uma proteína com o complexo TFiiD vai permitir melhorar a cooperatividade de ligação a estas 
proteínas. 
 SWF/SF associado ao complexo SG2P vão permitir a abertura da cromatina. E o receptor de estrogénios a 
mesma coisa. Aqui estamos a falar do recrutamento da topoisomerase (enzima promove a abertura da cadeia 
de DMA) 
 
PROCESSAMENTO DO RNA (depois da transcrição) 
 A cópia de RNA de um gene codificador de proteína deve ser modificada de várias maneiras antes de poder ser 
transportada para fora do núcleo e traduzida em proteína. Enquanto o gene está sendo transcrito, o produto 
primário de transcrição já está sendo processado. Ambas as extremidades do pré-mRNA são modificadas. 
- Um nucleótido adicional, 7-metilguanosina é adicionado à extremidade 5 'para formar uma estrutura de cobertura. 
Esse processo é chamado de capping. 
- A extremidade 3' do pré-mRNA é clivada e poliadenilada. O pré-mRNA é cortado num local específico e 150-200 
resíduos de adenilato são adicionados ao extremo 3' para formar uma cauda poli (A). 
- A terceira grande modificação é o splicing. A maioria, mas nem todos os genes eucarióticos, contêm partes que 
estarão presentes no mRNA maduro, nos exões e em partes que não farão parte do 
mRNA maduro, os intrões. 
 Simultaneamente processado e envolve 3 pontos: As alterações na 
extremidade 5’, processamento de exões e intrões, alterações na extremidade 3’ para 
inserção da cauda de adeninas. 
 Muito importante que a extremidade 5’ do RNA não seja degrada que é para 
ir ocorrendo o bom funcionamento do RNA. 
 Inserção no final do processo da cauda de adeninas, após uma sequência que 
é a sequência de poli- adenilação. 
 
 
 
 
ENCAPSULAMENTO (CAPPING) DO 5 'FINAL DE TRANSCRITOS DE RNA NASCENTE COM 7'-
METILGUANILATO (M7G) 
 As duas primeiras reações são catalisadas pela enzima capsular que se associa com o terminal C fosforilado da 
RNA polimerase II logo após o início da transcrição. 
 Duas metiltransferases diferentes catalisam as reações 3 e 4.A 
 S-adenosilmetionina (S-Ado-Met) é a fonte do grupo metilo (CH3) para os dois passos de metilação; o guanilato 
(G) é primeiro metilado, depois o 2'-hidroxilo do primeiro ou dois nucleótidos (N) no transcrito. 
 
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PRE-mRNAS SÃO CLIVADOS EM ESPECÍFICOS 
LOCAIS 3' E RAPIDAMENTE POLIADENILADOS. 
 Em células de animais, todos os mRNAs, exceto histona 
mRNAs, têm uma cauda de 3′ poli (A). 
 Sequenciamento precoce de clones de cDNA de células 
animais mostraram que quase todos os mRNAs contêm a 
sequência AAUAAA (reconhecida pela polimerase) 10 - 35 
nucleótidos a montante da cauda poli (A). 
EM RESUMO: 
(1) Um transcrito de RNA primário do gene sofre vários processos de maturação, como o 5'-capping, splicing, 3’ 
processamento e poliadenilação. 
(2) A edição de RNA é um dos mecanismos pós-transicionais que introduz mudanças nas sequências de RNA 
codificadas pelas sequências do genoma. 
 Após a inserção da cauda de adeninas, o RNA pode sair do núcleo para o citoplasma. E ai vai ser traduzido 
no citoplasma. Após a transcrição, o mRNA pode ser editado, isso quer dizer que é alterado pela inserção 
ou remoção de nucleótidos e dá origem a um mRNA que não corresponde ao gene. Permite aumentar a 
diversificação das proteínas e especificidade para certos tecidos. 
 
TRADUÇÃO 
 Mudar linguagem de nucleótidos para aminoácidos. 
 A tradução começa a partir de um ponto fixo, definido pelo 
codão iniciador do RNA e a partir dai define-se o quadro de 
leitura, a sequência de codões que codifica para a proteína. E 
no final, existe um codão STOP que indica o fim. 
 Existe um único quadro de leitura mantido durante todo o 
processo de tradução. 
 Cada codão consiste em três nucleótidos. 
 Código não é sobreposto. 
 O código é degenerado: cada aminoácido é especificado por mais de um codão. Qualquer inserção ou deleção leva 
a alteração do código e do quadro de leitura, maneira como é lido o código. 
 
Nota: O código genético é a lista de todos os codões e os aminoácidos que eles codificam. 
 A síntese de cada molécula de proteína em uma célula é dirigida por um mRNA originalmente copiado do DNA. 
mRNA sai do citoplasma, vai ser reconhecido por um complexo de fatores de iniciação da produção que se ligam na 
sua extremidade 5’ (a que tem alteração no final da transcrição). Inicia-se a tradução. 
 A produção de proteínas inclui dois tipos de processos: 
- Processos de transferência de informação, nos quais a sequência de bases do RNA determina uma sequência de 
aminoácidos 
- Processos químicos, nos quais os aminoácidos estão ligados entre si. 
 A série completa de eventos é chamada de tradução. 
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 O sistema de tradução consiste em cinco componentes principais: 
- RNA mensageiro: é necessário mRNA para fornecer a sequência de codificação de bases que determina a sequência 
de aminoácidos na cadeia polipeptídica resultante. 
- Ribossomas são partículas nas quais a síntese de proteínas ocorre. 
- Transferir RNA: tRNA é uma pequena molécula adaptadora que traduz codões em aminoácidos 
- Sintetases de aminoacil- tRNA: conjunto de moléculas catalisa a ligação de um aminoácido particular à sua molécula 
de tRNA correspondente. 
- Fatores de iniciação, alongamento e terminação. 
 RNA que sai do citoplasma é algo que vai ser reconhecido, copiado e traduzido para proteína. Este sistema de 
tradução implica atos parceiros. Precisamos da cadeia de RNA, ribossomas, tRNA, enzimas capazs de inserir 
os aminoácidos (iniciação, elongação e terminação). Fatores associam-se ao mRNA produzido pela polimerase 
II. 
 Começamos na tradução pelo reconhecimento da ext 5’, existem fatores que são identificados como eEF’s que 
reconhecem-na e ligam-se a ela. Quando se ligam permitem a ligação do tRNA especial que é a metionina que 
vem associado a mais proteínas, iniciador tRNA e capta a pequena subunidade do ribossoma que forma o 
complexo. 5’UTR- não codante 
 Precisam da cadeia não codante antes do iniciador. Precisam de espaço para o complexo se associar. 
 Ligação dos fatores de iniciação que vão recrutar o tRNA iniciador (metionina)contém o anti-codão que vai 
reconhecer o codão iniciador e a pequena subunidade ribossomal eucariota é 40S. 
 Desloca-se na direção 5’-3’ até que o codão até que o 
codão iniciador vá reconhecer e ancorar o complexo 
ribossomal (iniciador). A subunidade 60S vai associar-se 
e o complexo fica completo com a grande subunidade 
ribossomal, tradução pode iniciar. 
 
TRADUÇÃO: INICIAÇÃO 
 Em eucariotos, a iniciação ocorre por digitalização 
(scanning) do mRNA num codão de iniciação. 
 No início da tradução, a extremidade 5' no mRNA é 
instrumental. 
 O fator de elongação eIF4F liga-se ao cap e recruta eIF4A e 
eIF4B. 
 Isso cria um local de ligação para um tRNAMet carregado (um 
tRNA iniciador), ligado ao fator de elongação eIF2, e uma 
pequena subunidade ribossómica 40S juntamente com eIF3 
e eIF5. 
 Todos estes componentes juntam-se cap 5' e formam o 
complexo de iniciação 48S. 
 O complexo de iniciação move-se ao longo do mRNA na 
direção 3 ', procurando pelo primeiro codão de metionina 
inicial, AUG. 
 Nesse ponto, o eIF5 causa a liberação de todos os fatores de iniciação e o recrutamento da grande subunidade 
ribossómica 60S. 
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28 
 
 Esta subunidade inclui três locais de ligação para moléculas de tRNA: o local E (saída), o P (peptidilo) e o local A 
(aminoacilo). 
 No início, o tRNAMet está localizado no sítio P e o sítio A é o próximo na fila a ser ocupado. 
 A ligação de tRNA realizada por ligação de hidrogénio entre o codão AUG no mRNA e o anticodão de três bases no 
tRNA. 
 tRNA posicionado no sitio P, onde se forma o péptido, fase de iniciação terminada. 
 
 
TRADUÇÃO: ELONGAÇÃO 
 Na primeira etapa da elongação, a subunidade 40S 
move o codão mais ao longo do mRNA, e o tRNA 
carregado correspondente ao novo codão é trazido para 
o sítio A na subunidade 60S. 
 Uma atividade da peptidil-transferase catalisa uma 
reação acoplada em que a ligação que liga a metionina 
ao tRNAMet é transferida para o grupo amino do 
aminoácido seguinte, formando a primeira ligação 
peptídica. 
 Na etapa seguinte, a subunidade 60S oscila para a frente 
para alcançar a 40S e, ao mesmo tempo, os tRNA nos 
locais P e A da subunidade grande são deslocados para 
os locais E e P, respetivamente. 
 Um ciclo de elongação está completo, outro vai 
recomeçar para o próximo codão. 
 Eucariotas sintetizam uma cadeia polipeptídica à 
velocidade de ~15 aminoácidos por segundo. 
 Em procariotas, é um pouco mais rápido (cerca 20 
aminoácidos por segundo), mas o processo básico é 
muito semelhante. 
 Aminoácidos vão poder ser associados à 
tRNAMet, vão entrar na cavidade e reconhecer o 
codão seguinte, posicionando-se no sitio A. 
 É preciso ligar a metionina à fenilanina, existe entre estas extremidades a enzima peptidil-transferase que 
vai carregar a metionina para cima da fenilanina (ligação peptídica estabelecida entre as duas). E a 
metionina é cortada do tRNA e fica ligada ao RNA da fenilamina, vai ser cortada do complexo. Quando isso 
acontece vai avançar mais um triplet. tRNA da metionina fica no sitio de saída e o RNA da fenilamina. E o 
sítio A fica agora em frente ao novo triplet. 
 Processo necessita de energia e é rápido. 
 
TRADUÇÃO: TERMINAÇÃO 
 
 Quando aparecer um codão STOP: 
- O tRNA que contém uma cadeia polipeptídica no local P - um fator de libertação (fator de liberação-RF) liga o 
ribossoma. 
- Hidrólise de GTP que fornece energia para cortar o polipéptido do tRNA ao qual está ligado no sítio A. 
Sítio A contém os fatores de libertação eEF que reconhecem o codão STOP, catalisam o processo e corte da cadeia 
nascente dos aminoácidos e inserção da extremidade C’ terminal no último aa. 
 As subunidades 40S e 60S do ribossoma são recicladas e utilizadas na tradução de outro mRNA. Ou seja, há a 
separação e desmantelamento do complexo ribossomal. 
 Em eucariotas, há apenas um fator de defesa que reconhece os 3 códigos stop: UAA, UAG e UGA. 
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 Existem patologias que contém tRNA’s que sofrem mutações e reconhecem o codão STOP. 
 Na extremidade 3’, os nucleótidos não estão alterados e a cauda de adeninas vai ser comida por 
endonucleases. No tempo em que é traduzida, a extremidade não é destruída. 
 Na degradação da extremidade 3’ pode haver ligação de microRNA’s, ou o que veremos mais tare pela 
formação de estruturas secundárias que se ligam a proteínas que degradam a extremidade 5’ e degradam o 
complexo ribossomal. 
 Traduzidas proteínas no tempo em que a célula necessita delas. 
 Terminação quando o ribossoma faz inserção do codão STOP no sítio A. 
 
TRADUÇÃO: INFORMAÇÃO ADICIONAL 
 O mRNA é traduzido na direção de 5’ para 3’. O polipéptido é sintetizado a partir da extremidade amino em direção 
à extremidade carboxilo. 
 A maioria das cadeias polipeptídicas se dobra corretamente quando saem do ribossoma: elas passam por um túnel 
na grande subunidade ribossomal que é longO o suficiente para incluir cerca de 35 aminoácidos. 
 Emergindo do túnel, a proteína entra em uma espécie de berço formado por uma proteína associada ao 
ribossoma: ela fornece um espaço onde o polipeptídeo é capaz de passar por seu processo de dobramento. 
 O dobramento adequado de polipeptídeos mais complexos é auxiliado por proteínas chamadas chaperonas e 
chaperoninas. 
 
EDIÇÃO DO RNA 
 Ocorre depois da Síntese de RNA e antes da tradução, quando passa para o citoplasma. 
 Foi observada em mRNA, tRNA e rRNA. 
 Foi detetado em mitocôndrias e cloroplastos e em RNAs codificados nucleares, mas ainda não em procariotas. 
 Com o número de genes muito menor do que o esperado anteriormente, a complexidade dos organismos 
superiores depende em grande parte dos mecanismos reguladores que atuam: 
- Pós-transcricional 
- Pós-traducional 
 Eles criam diferentes produtos genéticos e a diversidade necessária para funções estruturais, enzimáticas e 
regulatórias complexas. Podem estar ligados a células tumorais ou processos de regulação. 
 
DESCOBERTA DA EDIÇÃO DO RNA 
 O fenómeno da edição de RNA foi descoberto pela primeira vez há mais de 20 anos em protozoários kinetoplastid. 
 No mRNA mitocondrial destes tripanossomas, verificou-se que muitos nucleótidos de uridina foram inseridos ou 
eliminados para gerar proteínas funcionais. 
 Desde então, muitos outros tipos de mecanismos de edição de RNA foram identificados. 
 
 
 
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EDIÇÃO DO RNA NO REINO ANIMAL 
 No reino animal, o tipo mais prevalente de edição de RNA que altera um nucleótido para outro é mediado 
pela enzima adenosina deaminase atuando sobre o RNA (ADAR). 
 O ADAR converte adenosinas em inosinas (A → I edição) em substratos de RNA de fita dupla (dsRNA). A edição 
de RNA de I → pode levar a uma mudança de codão e consequentes alterações de sequências codificadoras 
de proteínas de genes selecionados, resultando em uma diversificação de suas funções proteicas. 
 A grande maioria dos sítios de edição de RNA A → I está em sequências não-codificantes. Regiões 5’ e 3’ não 
traduzidas (UTRs) e elementos de retrotransposons intrónicos, como Alu e elementos interpolados longos 
(LINEs), são frequentemente direcionados. 
 
EDIÇÃO DO RNA E FUNÇÃO DOS microRNA 
 Precursores de certos microRNAs (miRNAs) também passam por edição de RNA A → I. 
 Aqui, editar regula o processamento de miRNAs precursores em miRNAs maduros ou leva à seleção de novos 
genes alvo para silenciamento por miRNAs editados. 
 
EDIÇÃO DO RNA 
 O transcrito primário de um gene é submetidoa vários processos de maturação, como o capping da extreminade 
5’ , splicing normal e alternativo, o processamento da extremidade 3’ e a poliadenilação. 
 O editamento ou edição do RNA é um mecanismo postranscricional que induz mudanças nas sequências do RNA 
que não são codificadas pelos genomas. 
 RNA é editado essencialmente por 2 mecanismos: 
- Alteração química de nucleótidos individuais (como mutações pontuais). 
- Edição através de inserção/deleção. 
 
Alteração química de nucleótidos individuais: 
 São catalizadas por enzimas que reconhecem sequências de 
nucleótidos específicas: 
 Citosina deaminase: Converte a Citosina (C) do RNA em Uracilo 
(U). 
 Exemplo: O Homem tem um único locus para o gene 
Apolipoprotein B (APOB). 
 O codão 2153 (CAA) que codifica para o aminoácido Gln é 
modificado para um codão stop (UAA) no intestino. 
 Fígado- O mRNA não é regulado pelo editamento e vai expressar a Apolipoproteína B-100. 
 
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 Intestino- O mRNA é editado por citosina diaminases conduz à produção de um codão stop prematuro 
conduzindo à tradução da proteína Apolipoproteína B-48. 
EDIÇÃO DO RNA POR DEAMINAÇÃO 
O RNA do gene humano da apolipoproteina B, Apo B (29 exões) 
é editado no intestino por deaminação especifica de um C para 
um U, introduzindo um codão de terminação no exão 26. Como 
resultado deste processo, o mRNA intestinal irá produzir uma 
proteína mais curta (ApoB-48) correspondente à metade 
amino-terminal da proteína produzida no fígado. (ApoB100) 
 
 
 
 Adenosina deaminases (ADARs)- convertem a Adenosina (A) em 
Inosina (I) (não existe no genoma mas é lido no complexo de tradução 
e vai ser como ser lido como se fosse dador) que depois ribossomas traduzem como Guaninas (G). Ex: codão 
CAG (Gin) pode ser convertido no codão CGG (Arg). 
 
 
 
Impacto da ação das ADARs na transcrição e 
tradução do mRNA. 
 
EXEMPLO DA ACTUAÇÃO DAS ADARs 
- O processo de editamento do mRNA do gene que codifica para o fator de transcrição (FT) 
GLI1 pode modificar as susceptibilidades para com os seus reguladores SUFUEDyrk1 a e 
contribuir para modificar a forma como o GLI1 atua, nomeadamente regulando genes 
diferentes, do mRNA não editado. 
 
EDIÇÃO ATRAVÉS DE INSERÇÃO/DELEÇÃO 
 A inserção ou deleção de nucleótidos no RNA são mediados por 
moléculas de RNA designados por RNA guide. 
 Emparelham em regiões de RNA com algum grau de homologia e 
servem de molde para a edição ou remoção de nucleótidos no RNA 
alvo. 
 Devido a ausência de uma complementaridade completa formam-se 
loops nas moléculas de RNA. 
RNA’s são complementares em zonas do mRNA, RNAs guias. Vão de uma forma temporária associar-se ao mRNA 
nas zonas em que são complementares mas como não há muita, onde há adeninas vão se inseridos uracilos para 
ficar 100% complementar. 
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 Os loops são eliminados através da inserção dos nucleótidos complementares ou através de deleções dependendo 
da localização dos loops, gRNA ou RNAm. 
 No caso das inserções, como os gRNA são ricos em Adeninas a inserção de uracilos é muito comum. 
 
 EXEMPLO QUE CORRE NAS CÉLULAS HUMANAS: 
Ocorre nas células da poliproteina D alterando-a em 2 tecidos diferentes no intestino e no fígado. 
Alteração do codão CAA, em que a citosina vai ser alterada e transforma no uracilo. Mas só nas células o 
intestino. O mesmo gene é transcrito, origina RNA e depois é editado, alteração no codão, proteína mais 
curta, perde um conjunto de domínios e altera a sua função. 
 Proteínas tem vários motivos emocionais, alteram a sua estrutura e perdem algumas funções. 
 Enzimas que o fazem são as tiaminases. 
 Também ocorre no núcleo do genoma por presença de substâncias que cortam o DNA, quando há 
mutações. 
 Mesma proteína 2 funções diferentes: (edição do RNA) 
Proteina grande 4000 aa transporta colesterol no sangue. 
Proteina 2000 aa absorve líquidos no intestino do que comemos. 
 
EDIÇÃO DO RNA POR INSERÇÃO DE U MEDIADA POR gRNA 
 Existem numerosos mecanismos pós-transcricionais que também são cruciais 
para o desenvolvimento do transcriptoma, e o proteoma subsequente, 
assinatura de qualquer cenário fisiológico. 
 Regeneração de órgãos e tecidos é uma configuração fisiológica que requer o 
rápido desenvolvimento de um ambiente que pode fornecer todas as 
necessidades de sinalização celular e moleculares necessárias para atenuar a 
infeção, remover células mortas ou necróticas, fornecer estabilidade 
estrutural e, finalmente, reabastecer a área comprometida com células 
funcionais. 
 Os mecanismos regulatórios pós-transcricionais que têm a capacidade de 
influenciar fortemente as vias moleculares e celulares associadas à 
regeneração estão sendo lentamente caracterizados. 
 Genes codificados pela mitocôndria, codificam proteínas. 
Mas o genoma a mitocôndria não proteínas que possam ser lidas 
pelo quadro de leitura. Só depois a edição do RNA e ligação dos 
RNAs guias é que pode codificar proteína que é lida. Transcrito não 
editado não codifica proteínas. 
 Edição do RNA e regeneração dos tecido diminui com a 
idade. 
 Peixes e anfíbios regeneram tecidos. 
 Transcritos regulados através dos microRNAs. 
 
 
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Metabolismo do Fe: 
- Fundamental e altamente tóxico. 
- Não sabemos expulsá-lo (excretar) 
- Subunidades de peptídea tem excesso de 
ferro. 
- Proteína ancorada na extremidade 5’UTR, 
ribossoma não passa. 
 
 
 
 
 
 
GENOMA HUMANO 
 O Projeto Genoma Humano (1990-2003): Sequenciamento do genoma humano (2,8 
Gb). 
 O genoma humano contém ~ 22.000 genes (1.5% - 2%)! 
 Existem evidências de que pelo menos 2,4 Gb do genoma humano é transcrito, pelo 
menos 25% dos dois filamentos! 
 60-80% do genoma humano é transcrito! 
 
 
JUNK DNA (DNA LIXO): POR QUE ncDNA NÃO É REALMENTE LIXO? 
 O número de genes codificadores de proteínas não muda sensivelmente em toda a metazoa, apesar de grandes 
diferenças na complexidade do desenvolvimento. 
 A extensão das sequências de proteicas não codificam nos genomas aumenta com a complexidade do 
desenvolvimento, sugerindo que estas sequências podem conter informação reguladora cada vez mais elaborada. 
 
O DNA não codificante consiste em: 
 Elementos reguladores 
 Intrões 
 RNA não codificante- muito diversos. 
 Repetir sequências, transposons e elementos virais 
 Telómeros 
 
 
 
 
 
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RNAs NÃO CODIFICANTE (ncRNAs) 
 Os ncRNAs estão envolvidos em muitos processos biológicos e são cada vez mais vistos como importantes. Como 
é o caso das proteínas, é a estrutura geral da molécula que transmite a função 
 ncRNAs anteriormente conhecidos: 
- tRNA (mRNA de transferência, mRNA de tradução) 
- rRNA (mRNA ribossómico, mRNA de tradução) 
- snRNA(pequeno RNA nuclear, processamento-splicing) 
- snoRNA (RNA nucleolar pequeno, modificação de rRNAs) 
 ncRNAs pequenos: 
- miRNA (microRNAs) 
- siRNA (pequenos RNAs de interferência) 
Formação dentro da célula de um RNA de cadeia dupla é marcação para degradação. Leva a supressão do gene pela 
degradação do RNA. 
- piRNA (RNAs interagindo com piwi) 
- tncRNA (RNAs pequenos não codificadores) 
- rasiRNA (siRNAs de associação repetida) 
 
- lncRNA (RNAs longos não-codificadores) 
 
NOTA: O que não codifica para proteínas do genoma tem outra funçãode regulação. 
 
MICRORNAs: UMA PEQUENA HISTÓRIA 
 1993: O RNA antisense lin-4 reprime a expressão da proteína lin-14 (Lee et al., 1993; Wightman et al., 1993) e 
controla o tempo dos eventos de desenvolvimento em Caenorhabditis elegans. (RNA antisense liga-se 
complementariedade a outros RNA ou até DNA) 
 2000: O RNA regulatório pequeno let-7 foi descoberto também em vermes (Reinhart et al., 2000). 
 2001: Descoberta de MicroRNA- Uma extensa classe de pequenos RNAs em C. elegans (Lee RC e Ambros V.). 
- Uma classe abundante de pequenos RNAs com prováveis papéis reguladores em C. elegans (Lau NC, Lim LP, 
Weinstein EG e Bartel DP). 
- Identificação de novos genes codificadores de pequenos RNAs expressos (LagosQuintana M, Rauhut R, Lendeckel 
W e Tuschl T). 
 2006: Prémio Nobel para Andrew Fire e Craig Mello “O RNA de cadeia dupla desencadeia a supressão da actividade 
génica de uma forma dependente da homologia, um processo denominado interferência de RNA (RNAi)” 
 
 
O QUE SÃO MICRORNAs? 
 Sequências de RNA curtas (19-24 nt, depois do processaento) 
 Emendado a partir de sequências precursoras não-codificantes maiores. (transcritos pela RNA Pol II) 
 Reguladores altamente específicos de genes. 
 Regulação pós-transcrição através da ligação às 3 UTR de alvos. (RNA processado, cortado até se ligarem ao 
citoplasma) 
 ~ 2000 miRNAs presentes em humanos. 
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 Sequências depositadas no miRNA Registry at miRBase. (Verifica-se o gene com a zona que codifica para mRNA, 
3’UTR que é colocada na base de dados, e é feita a identificação se esta sequência estiver no microRNA e que 
possa ligar a um fragmento.) 
 Apenas alguns dos alvos validados experimentalmente. 
 Encontrado em muitas espécies 
 Por exemplo. Humanos, ratos, ratos, peixes, insetos, verme e plantas. 
 Altamente conservado. 
 
NOTA: microRNA não são específicos para gene. Não são 100% complementares. 
 Os genes são difíceis de identificar porque podem codificar vários microRNAs. 
 Genes que codificam microRNAs vão originar um mRNA que é um microRNA primário. Pode formar estrutura 
secundária. No núcleo vai ser cortado pelo complexo da Drosha. Fica só a zona do Capping. Zona pré-microRNA, a 
espertina manda-o para o sítio certo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BIOGÉNESE DE MICRORNAs 
 No núcleo (transcrição e processamento): 
- O gene miRNA é transcrito pela RNA polimerase II como transcrito 
primário (pri-miRNA). 
- Como outros transcritos da pol II, pri-miRNAs são protegidos e 
poliadenilados. 
- Pri-miRNA é processado pela endonuclease RNase III Drosha (e 
DGCR8) em um miRNA precursor (pre-miRNA) de ~ 70 nt. 
- O pré-miRNA é então exportado para o citoplasma pela Exportin 5 
e Ran-GTP. 
RESUMO: Transcrição do RNA, formação do primicroRNA, depois vai 
ter Capping e poliadenilação (pré-microRNAs) 
 
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 No Citoplasma (Processamento e Seleção de Estandes): 
- Pre-miRNA é processado pelo complexo Dicer-TRBP. 
- Dicer, outro RNase III, cliva pre-miRNA em um duplex de miRNA ~ 21-nucleotide. 
- O miRNA duplex é desenrolado em duas cadeias simples: maduras e complementares (estrela). 
- O miRNA maduro é carregado no complexo RISC (complexo silenciador induzido por RNA) 
 No citoplasma (mRNA Targeting): 
- Uma vez no RISC, o miRNA maduro guia esse complexo para o mRNA alvo. 
- A regulação é alcançada por: 
Clivagem de mRNA (complemento de miRNA: alvo de mRNA) 
Repressão Translacional (miRNA de complementaridade imperfeita: alvo de mRNA) 
 
NOTA: Associado a proteína permite a utilização de GTP. Sai e vai ser processado, complexo de DICER vai cortar o 
gancho e tronar o RNA de cadeia dupla. Integrado no complexo RISC, uma das cadeias é degradada. Quando cortou 
ficou pequeno e depois do processamento fica com 25 nucleótidos +/-. 
 
MECANISMO microRNA 
 Em animais, os miRNAs ligam-se aos 3 'UTR dos alvos de mRNA pela complementaridade parcial, geralmente 
restrita à região 5' do miRNA (mas também pode acontecer no 5’UTR) - 'região de semente' (nucleotídeos 2-8). 
 Na ausência de complementaridade extensiva entre o miRNA e o alvo, a ligação do complexo RISC bloqueia a 
tradução do mRNA alvo em proteína. 
 Um miRNA está previsto para regular vários genes! MiRNAs humanos podem regular. Um terço dos genes 
codificadores de proteínas humanas (Lewis et al., 2005; Xie et al., 2005). 
hsa-miR-214 
5’ – ACAGCAGGCACAGACAGGCAGU – 3’ 
 
 
1) O RNA mensageiro leva instruções do DNA no 
núcleo. 
2) Ribossomas leu as instruções e criou a 
proteína. 
3) Um microRNA liga-se ao RNA mensageiro, 
bloqueando a produção da proteína. 
 
 
 
 
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LEVAR PARA CASA MENSAGEM 
 Os microRNAs são moléculas de RNA curtas, expressas endogenamente, que regulam a expressão genética, 
ligando-se diretamente à 3'UTR de mRNAs codificadores de proteínas. 
 miRNAs são processados no núcleo por Drosha, exportados para o citoplasma e a clivagem de Dicer determina o 
miRNA maduro. A cadeia madura / funcional é carregada no RISC (complexo RISC corta o RNA e depois é marcado 
para a RNA endonuclease degradar, e quanto menos complementar for mais marcado é) e guia este complexo 
para o mRNA alvo, reprimindo a tradução. 
 A melhor maneira de entender a função de um miRNA é identificar os genes que ele regula! 
- Identificação de microRNAs (miR-microarray, sequenciamento profundo) 
- Previsão de alvo (in silico) 
- Validação do alvo (in vitro e in vivo) 
- Efeito biológico 
 Alguns miRNAs têm suas próprias unidades de transcrição; A expressão de miRNAs é regulada por fatores de 
transcrição. 
 
TAMANHO DO GENOMA 
 O Complemento genético de uma célula ou vírus consiste no seu genoma. 
 Nas eucariotas este termo é geralmente utilizado para se referir a um completo conjunto haploide de 
cromossomas, como a encontrado num espermatozoide ou óvulo. 
 O valor-C é o teor de DNA do genoma haploide. 
 As unidades de comprimento dos ácidos nucleicos em que tamanhos do genoma são expressos: 
Kilobase (kb)- 103pares de base 
Megabase (Mb)- 106pares de base 
 Genomas virais são tipicamente na gama de 100-1000 kb: 
- Bacteriófago MS2, um dos vírus mais pequeno, tem apenas 4 genes numa única molécula de RNA de cadeia 
simples de cerca de 4000 nucleótidos (4 kb) 
 Genomas bacterianos são maiores, típica na faixa de 1-10 Mb: 
- O cromossoma de “Eschericia coli” é uma molécula de DNA circular de 4600 Kb. 
 Genomas eucariotas são típicos na faixa de 100-1000 Mb: 
- O genoma de uma mosca da fruta “Drosophila melanogaster” é 180 Mb. 
 Entre os eucariotas, o tamanho do genoma muitas vezes difere, tremendamente, mesmo entre espécies 
estreitamente relacionadas. 
 
O PARADOXO VALOR-C 
 O tamanho de genoma entre espécies de protozoários diferem por 5800-dobras, entre os artrópodes por 250-
dobras, peixes 350-dobras, algas 5000-dobras e angiospérmicos 1000-dobras. 
 O paradoxo valor-C: entre os eucariotas, não existe qualquer relação consistente entre o valor-C e a metabólica, 
desenvolvimento, ou a complexidade do comportamento do organismo. 
 A razão para a discrepância é que em organismos superior, a maior parte do DNA tem outras funções que codifica 
para a sequência de aminoácidos de proteínas. 
 O valor C está nos gâmetas e após replicação temos 2x esse valor. 
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REPLICAÇÃO DO DNA- MODELO WATSON-CRICK 
 As ligaçõesde Hidrogénio entre bases de DNA rompem-se para permitir a separação de cadeias. 
 Cada cadeia de DNA é um molde para a síntese de uma nova cadeia. 
 Modelo (parenteral) vertente determina a sequência de bases na nova vertente (filha): regras de emparelhamento 
de bases complementares. 
 Em 1958 M. Meselson and F. Stahl mostraram que a replicação de DNA é semiconservativa: As cadeias parentais 
permanecem intactas e servem como um molde para um novo filamento. 
 
1) Cadeias vermelhas contêm 15N, este duplex é 
"pesado" devido à densidade de 15N. 
2) Os fios recentemente sintetizados contêm 
somente 14N (azul): este duplex contém uma cadeia 
de cada tipo e, portanto, possui uma densidade 
intermediária. 
3) Fragmentos de DNA duplex formam bandas 
no tubo de centrífuga em uma posição determinada 
pela sua densidade. 
4) Após dois ciclos de replicação do DNA, 
moléculas duplex contendo apenas 14N começam a 
aparecer, a densidade dessas moléculas é "light". 
 
REPLICAÇÃO DE DNA CIRCULAR 
 Autodiagrama de replicação circular intacta do cromossoma de E.coli demonstra que: 
- Síntese de DNA é bidirecional 
Acontece em vários sítios no genoma porque se fosse só num único sítio demoraria muito tempo. Mas não acontece 
ao mesmo tempo em todos os sítios, se não demoraria muito tempo. 
- Replicação começa a partir de um único sítio chamado Origem de Replicação (OR) 
 A região em que as cadeias parentais se estão a separar e novas cadeias estão a ser sintetizadas é chamado Garfo 
de Replicação (GR). 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REPLICAÇÃO DO CIRCULO ROLANTE 
 Algumas moléculas de DNA circulantes de um certo nº de vírus bacteriano e eucariotas, replicam de modo 
diferente, chamado replicação de circulo rolante. 
 Uma cadeia de DNA é cortada por uma endonuclease para produzir um 3’-OH estendido pela DNA polimerase. 
 Uma cadeia recém-replicada é deslocada a partir da cadeia molde com a síntese de DNA contínuo. 
 A cadeia deslocada é modelo para a cadeia de DNA complementar. 
1) Uma nuclease faz um corte 
produzindo um grupo 3'-OH e um grupo 5'-P. 
2) Os nucleótidos são adicionados ao 
grupo 3'-OH, deslocando a cadeia terminada 
em 5 '-P. 
3) O alongamento da extremidade 3' 
continua. 
4) O filamento terminado em 5'-P 
também é copiado. 
 
 
 
 
 
 
 
REPLICAÇÃO DE DNA LINEAR 
 O duplex do DNA linear num cromossoma eucariota também replica bidireccionalmente. 
 A replicação é iniciada em muito locais ao longo do DNA. 
 Iniciação múltipla é um meio de reduzir o tempo total de replicação. 
 Na célula eucariota, as origens de replicação tem cerca de 40,000 bp de distância, o que permite que cada 
cromossoma seja replicado em 15 a 30 minutos. 
 Porque os cromossomas não se replicam em simultaneamente, a replicação completa de todos os cromossomas 
de eucariotas normalmente leva 5 a 10 horas. 
 
DNA POLIMERASE: 
- Uma única direção 
- Precisa de uma extremidade 3’-OH onde ligar o novo nucleótido 
 
 
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SÍNTESE DE DNA 
 Uma vertente do DNA recém-formado (cadeia principal), é sintetizada de forma contínua. 
 A outra cadeia de retardamento, é feita em pequenos fragmentos = fragmentos Okasaki. 
 O tamanho dos fragmentos Okasaki (cadeia atrasada) é 1000-2000 pares de bases em células procarióticas e 100-
200 pares de bases em células eucarióticas. 
 RNA polimerase consegue replicar a partir do nada. Então aquando da replicação do DNA, há formação do 
RNA depois a DNA polimerase liga-se onde acaba a cadeia de RNA (cadeias híbridas com DNA e RNA) 
 Depois os fragmentos de RNA (okasaki) têm de ser removidos. A DNA polimerase não consegue degradar 
o RNA. A RPA (Proteina A replicação) é a enzima que consegue remover o RNA e depois a polimerase 
consegue prosseguir até ao outro fragmento de DNA porém esta não consegue estabelecer a ligação entre 
o último nucleótido e o primeiro do fragmento que já lá estava. Para fazer isso existe outra enzima que se 
chama DNA liga-se. Uma endonuclease corta o fragmento de Okasaki e corta também um bocadinho de 
nucleótidos de DNA. A RPA é que recruta essa endonuclease. 
DNA vs RNA 
 Açúcar DNA = Desoxiribose 
 Açúcar RNA = Ribose 
 RNA contém pirimidina uracilo (U) no lugar de timina (T). 
 Fragmentos pequenos de RNA serve de primer para iniciação da síntese de DNA na Replicação. 
 
REPLICAÇÃO DO DNA: PROTEINAS 
 Como existem vários sítios iniciadores de replicação, as cadeias são deserrolados e como a replicação é bidirecional 
vai haver um ponto em que há formação de um nó. As topoisomerases I e II são enzimas que permitem desenrolar 
esse nó. Quando há mutações nestas enzimas, não há é replicação logo é letal. 
 As topoisomerases I e II (Girase em procariotas) = introduz suporte simples ou quebras na cadeia dupla à frente 
do garfo de replicação e gira as extremidades clivadas para aliviar o stress da hélice em desenrolamento. 
 Helicase desenrola o DNA no garfo de replicação para separar das cadeias parentais. 
 Proteína de ligação da cadeia simples (SSB) estabiliza as cadeias simples do DNA no garfo de replicação. 
 Complexo multienzimático chamado de primosoma (primase + o que é necessário para produzir a proteína 
inciadora) inicia a síntese da cadeia pela formação de primer RNA. 
 Fragmentos pequenos de RNA ficam inseridos no garfo de replicação no início da nova cadeia a ser sintetizada. 
 Estes fazem parte dos fragmentos de Okasaki. 
 A DNA primase é uma enzima envolvida na replicação do DNA e é um tipo de RNA polimerase. A Primase catalisa 
a síntese de um segmento curto de RNA (ou DNA em alguns organismos) chamado de primer complementar a um 
modelo de ssDNA. 
 A DNA ligase é um tipo específico de enzima, uma ligase, que facilita a união de cadeias de DNA, catalisando a 
formação de uma ligação fosfodiester. 
 As helicases são definidas como uma classe de enzimas que catalisam a separação de ácidos nucléicos duplex em 
cadeias simples em uma reação dependente de ATP e funcionam no processamento de modificação de DNA, 
incluindo replicação de DNA, reparo de DNA, recombinação, transcrição, tradução e muitos outros mecanismos 
relacionados com ácidos nucleicos. 
 A enzima DNA polimerase forma a ligação fosfodiester entre nucleótidos adjacentes numa nova cadeia de ácido 
DNA na direção 5 'para 3'. 
 DNA polimerase tem uma função de correção de erros na replicação de 3’ para 5’. 
 A costura final em conjunto com a cadeia atrasada deve exigir: 
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- Remoção do iniciador do RNA 
- Substituição com uma sequência de DNA 
- Juntando-se os fragmentos de DNA adjacentes 
 Remoção do iniciador e substituição em E.coli é realizada por uma DNA polimerase (Pol I) que remove um 
ribonucleótido de cada vez. 
 Em eucariotas, o RNA primário é removido como uma unidade intata, por uma proteína denominada RPA 
(replicação da proteína A) 
 DNA ligase catalisa a formação da ligação final, ligando os 2 percursores. 
 
 DNA girase é a topoisomerase das bactérias, 
lendo a cadeia de forma a haver ordem. 
Introduz uma quebra na cadeia dupla. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Estrutura da nova cadeia de DNA: 
primer de RNA: 12 nt em eucariotas 
- Termina no 5’trifosfato 
 
Ligação dos fragmentos adjacentes replicados de 
novo: 1-corte e remoção do primer 
(A) DNA Polimerase delta enlonga a cadeiade 
DNA a montante. O primer de RNA para o fragmento 
de retardamento de cadeia anterior é encontrado. 
(B) Cadeia Simples de DNA liga a proteína RPA 
(proteína A de replicação) e o RNA vira para fora com 
um bocado de DNA. 
 
 
Ligação dos fragmentos adjacentes replicados de novo: 
degradação do fragmento removido, continuação da 
síntese e ligação 
 
 
 
O RNA e o DNA do iniciador excisado são decompostos por exonucleases. 
A polimerase delta continua, o DNA recém-sintetizado substitui o primer e a última ligação é feita pela DNA ligase. 
 
 
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- A Girase quebra e gira em duplex para liberar a tensão mecânica do desenrolamento. 
- Helicase desenrola o DNA no garfo de replicação. 
- As proteínas SSB ligam-se e estabilizam o DNA de cadeia simples no garfo de replicação. 
- O RNA primase inicia a síntese de nova cadeia. 
- A DNA ligase une fragmentos de Okasaki na cadeia atrasada. 
 
ESTRUTURA DO CROMOSSOMA 
 O telómero é essencial para a estabilidade das pontas 
cromossómicas. 
 Devido à natureza da replicação do DNA, cromossomas requerem 
mecanismo especial para restaurar o DNA nos telómeros em cada 
ciclo de replicação. 
 O mecanismo baseia-se numa enzima chamada telomerase. 
 
DESCOBERTA DA TELOMERASE 
 A existência de um mecanismo compensatório para o encurtamento dos telómeros foi prevista pela 1ª vez pelo 
Alexey Olovikov em 1973, que também sugeriu a hipótese do telómero do envelhecimento e as conexões dos 
telómeros ao cancro. 
 A telomerase foi descoberta por Carol W. Greider e Elizabeth Blackburn em 1984 no ciliado Tetrahymena. 
Juntamente com Jack W. Szostak, Greider e Blackburn receberam em 2009 o Prêmio Nobel por sua descoberta. 
Os três recetores do prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina do ano 
passado resolveram um quebra-cabeça genético envolvendo 
cromossomos. 
Definindo um limite na vida útil de uma célula: Os cromossomos são 
copiados sempre que uma célula se divide e, a cada cópia, os terminais do 
cromossomo, chamados de telómeros, ficam mais curtos. Quando ficam 
muito curtas, a célula é impedida de se dividir novamente. 
Redefinindo o limite: O trabalho dos recetores levou à descoberta da 
telomerase, uma enzima especial que pode prevenir o encurtamento dos 
telómeros e prolongar a vida útil da célula, adicionando pedaços extras de 
DNA. A enzima é geralmente ativa apenas no início da vida, mas é reativada 
em cerca de 80 a 90 por cento das células cancerosas humanas. 
 
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FUNÇÃO DA TELOMERASE 
 Telomerase é uma ribonucleoproteina, uma enzima que adiciona sequências de DNA repetidas (“TTAGGG” em 
todos os vertebrados) à extremidade 3’ de cadeia de DNA nas regiões de telómeros, que se encontram nas 
extremidades dos cromossomas eucariotas. 
 Esta região de nucleótidos repetidos chamados telómeros contém DNA não-codificante e impede a perda de DNA 
importante da extremidade dos cromossomas. 
 Como resultado disso, cada vez que o cromossoma é copiado apenas 100-200 nucleótidos são perdidos o que não 
causa danos ao DNA do organismo. 
 
ESTRUTURA DA TELOMERASE 
 Telomerase humana consiste em 2 moléculas de cada uma da telomerase 
humana transcriptase reversa (TERT), RNA telomerase (TR ou TERC), e 
disquerina (DKC1). 
 Os genes de subunidades de telomerase: 
- TERT, TERC, DKC1, TEP1 (e algumas mais). 
- Estão localizadas em diferentes cromossomas no genoma humano. 
 A telomerase é uma transcriptase reversa que transporta a sua própria molécula de RNA. O qual é utilizado como 
um molde, quando se alonga telómeros, que são encurtados, após cada ciclo de replicação. 
 Gene humano TERT (hTERT) é traduzido para uma proteína de 1132 aminoácidos. 
 O polipéptido TERT dobra-se com TERC, um ARN não codificante (451 nucleótidos de comprimento em humano). 
 O TERT tem uma estrutura de "luva (mitten)" que permite envolver o cromossomo para adicionar repetições de 
telómeros de cadeia simples. 
 A composição proteica da telomerase humana foi identificada em 2007 por Scott Cohen e sua equipe no Children's 
Medical Research Institute, na Austrália. 
 A estrutura de proteína de alta resolução da subunidade catalítica Tribolium castaneum da telomerase TERT foi 
decodificada em 2008 por Emmanuel Skordalakes e sua equipe no The Wistar Institute, na Filadélfia. 
 A estrutura revelou que: 
- A proteína consiste em 4 domínios conservados (domínio de ligação a RNA (TRBD), dedos, palma e polegar). 
- É organizada em uma configuração de anel. 
- Compartilha características comuns com transcriptases reversas retrovirais. 
O cromossoma termina após a remoção do iniciador de 
RNA após a replicação 
 
 
 
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TELOMERASE É POSICIONADA 
 
 
 
 
 
 
 
 
TELOMERASE EM FUNCIONAMENTO 
1) Síntese de uma cadeia complementar de DNA 
2) Telomerase alonga a cadeia de DNA modelo na extremidade 
3’ 
 
 
 
 
 
2- DNA Polimerase I substitui o RNA primer pelo DNA, desde 
que tenha um 3'OH precedendo o primer. A ligase une os 
fragmentos de okasaki. 
3- A DNA Polimerase I não pode substituir o iniciador de RNA 
de extremidade 5 ', por isso é removido. 
4- Dentro da telomerase, o corpo é uma sequência de RNA. 
5- A telomerase adiciona a sequência telomérica à extremidade 
3 'G-tail do cromossoma. 
6- Uma vez que a telomerase tenha estendido a fita molde, a 
primase, a DNA polimerase III e a ligase retornam e completam 
a fita filha usando a fita modelo. 
 
 
 
 
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FUNÇÃO DOS TELÓMEROS 
 Os telómeros são sequências nucleótidos repetitivas localizadas nos terminais dos cromossomas lineares da 
maioria dos organismos eucariotas. 
 Os telómeros compensam a replicação incompleta do DNA semiconservativo nas extremidades cromossómicas. 
 A proteção contra recombinação homóloga (HR) e união não homóloga final (NHEJ) constitui função essencial de 
"encapsulamento" dos telómeros que os distingue das quebras duplas de DNA (DSBs). 
 O comprimento dos telómeros varia grandemente entre as espécies, de aproximadamente 300 pares de base em 
levedura a muitos kilobases em humanos, e geralmente é composto por matrizes de repetições ricas em guanina 
e de seis a oito pares de bases. 
 Os telómeros eucarióticos normalmente terminam com uma saliência na extremidade 3’ da cadeia simples de 
DNA, o que é essencial para a manutenção e o fechamento dos telómeros. 
 Múltiplas proteínas que se ligam ao DNA dos telómeros de cadeia simples e dupla foram identificadas. Estes 
funcionam na manutenção e na cobertura dos telómeros. 
 Os telómeros formam grandes estruturas de “loop” chamadas loops de telómeros ou loops-T. Aqui, a cadeia 
simples do DNA enrola-se em um longo círculo estabilizado por proteínas de ligação dos telómeros. 
 No final do loop-T, a cadeia simples do DNA do telómero é mantido em uma região de DNA de cadeia dupla pela 
cadeia de telómeros rompendo a cadeia dupla do DNA e o emparelhamento de bases em uma das duas cadeias. 
 Essa estrutura de tripla cadeia é chamada de loop de deslocamento ou loop-D. 
 O encurtamento dos telómeros em humanos pode induzir a senescência replicativa, que bloqueia a divisão celular. 
 Esse mecanismo parece impedir a instabilidade genómica e o desenvolvimento de câncer em células humanas 
envelhecidas, limitando o número de divisões celulares. 
 No entanto,os telómeros encurtados prejudicam a função imunológica, que também pode aumentar a 
suscetibilidade ao cancro. 
 Células malignas que contornam esta deteção tornam-se imortalizadas pela extensão dos telómeros devido 
principalmente à ativação da telomerase. 
 No entanto, 5% a 10% dos cancros em humanos ativam a via alternativa de alongamento dos telómeros (ALT), que 
depende do alongamento mediado pela recombinação. 
 
 
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MUTAÇÃO 
 Uma mutação é qualquer mudança 
hereditária no material genético. 
 As mutações são classificadas de várias 
maneiras. 
 A maioria das mutações é espontânea - são 
eventos aleatórios e imprevisíveis. 
 Cada gene tem uma taxa característica de 
mutação espontânea, medida como a 
probabilidade de uma mudança na sequência 
de DNA no período de tempo de uma única 
geração. 
 
MUTAÇÃO -> ORIGEM 
 As taxas de mutação podem ser aumentadas pelo tratamento com um mutagéneo químico ou radiação, caso em 
que se diz que as mutações são induzidas. 
 Mutações em células que formam os gametas são mutações de linha germinal; todos os outros são mutações 
somáticas. 
 Mutações germinativas são herdadas; mutações somáticas não são. 
 Uma mutação somática produz um organismo que é genotipicamente uma mistura (mosaico) de tecido normal e 
mutante. 
 
MUTAÇÃO -> EXPRESSÃO 
 Entre as mutações mais úteis para a análise genética estão aquelas cujos efeitos podem ser ativados ou 
desativados pelo pesquisador. 
 Estas são mutações condicionais: elas produzem mudanças fenotípicas sob condições específicas (condições 
permissivas), mas não outras (condições restritivas). 
 Mutações sensíveis à temperatura: mutação condicional cuja expressão depende da temperatura. 
 
MUTAÇÃO -> FUNÇÃO DO GENE 
 As mutações também podem ser classificadas de acordo com seus efeitos na função do gene: 
-Uma mutação de perda de função (um nocaute ou nulo) resulta na inativação completa do gene ou em um produto 
gênico completamente não funcional. 
-Uma mutação hipomórfica reduz o nível de expressão de um gene ou atividade de um produto. 
-Uma mutação hipermórfica produz um nível de expressão gênica maior do que o normal porque altera a regulação 
do produto gênico que é superproduzido. 
-Uma mutação de ganho de função qualitativamente altera a ação de um gene. Por exemplo, uma mutação de ganho 
de função pode fazer com que um gene se torne ativo em um tipo de célula ou tecido no qual o gene normalmente 
não está ativo. 
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MUTAÇÃO -> MUDANÇA MOLECULAR 
 Mutações resultam de mudanças no DNA. 
 Uma substituição de base substitui um par de nucleótidos por outro (Ex: GC -> TA). 
 Mutações de transição substituem uma base pirimídica pela outra. 
- Substituir um Py por outro Py ou um Pu por outro Pu. 
 Existem quatro mutações de transição possíveis.- G -> A ou A -> G- C -> T ou T -> C 
 Mutações de Transversão substituem uma pirimidina por purina ou o contrário. 
 Estas são oito possíveis mutações de transversão. 
 Substituições de base espontâneas são tendenciosas em favor de transições. 
 Entre as substituições espontâneas de bases, a razão de transições para transversões é de aproximadamente 2:1. 
 
MUTAÇÃO -> EFEITO NA TRADUÇÃO 
 Mutações em regiões codificadoras de proteínas podem alterar um aminoácido, truncar a proteína ou alterar o 
quadro de leitura. 
 Substitutos sem sentidos ou não sinônimos resultam em um aminoácido sendo substituído por outro. 
 Substituições sinônimas ou silenciosas no DNA não alteram a sequência de aminoácidos. 
 Mutações silenciosas são possíveis porque o código genético é redundante. 
 
 
Exemplo: Anemia Falciforme 
 A base molecular da anemia falciforme é 
um gene mutante para a β-globina. 
 A mutação falciforme muda o sexto codão 
na sequência codificadora do GAG normal, 
que codifica o ácido glutâmico, para o 
codão GTG, que codifica a valina (A -> T, Pu 
-> Py, Transversão.) 
 A anemia falciforme é uma doença 
genética grave que frequentemente resulta em morte prematura. 
 A doença é muito comum em regiões onde a malária é disseminada porque confere resistência à malária. 
A) β-globina normal 
Número de codão em DNA codificador de β -globina. 
1) Transcrição: O codão normal é GAG, codifica o aminoácido Glu. 
2) Tradução: O ácido glutâmico é normal na posição 6. 
(B) β-globina mutante 
Número de codão em DNA codificador de β-globina. 
1) Transcrição: codão mutante é GUG, códigos para o aminoácido Val. 
2) Tradução: Valina presente na posição 6 em vez de ácido glutâmico. 
 
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 Uma mutação sem sentido cria um novo codão STOP. 
 Mutações de deslocamento de quadros resultam de deleções ou inserções e deslocam o quadro de leitura dos 
codões no mRNA. 
 Qualquer inserção ou exclusão que não seja um múltiplo de três nucleótidos produzirá um deslocamento de 
quadro. 
 
MUTAÇÕES ESPONTÂNEAS 
 Mutações são eventos estatisticamente aleatórios - não há como prever quando ou em qual célula ocorrerá uma 
mutação. 
 O processo mutacional também é aleatório, no sentido de saber se uma mutação em particular ocorre não está 
relacionada a nenhuma vantagem adaptativa que muitos conferem ao organismo em seu ambiente. 
 Uma mutação potencialmente favorável não surge porque o organismo tem necessidade disso. 
 Vários tipos de experimentos mostraram que as mutações adaptativas ocorrem espontaneamente e estavam 
presentes em baixa frequência na população, mesmo antes de serem expostas ao agente seletivo. 
 
 Um experimento utilizada uma técnica desenvolvida por Joshua e Esther Lederberg chamado chapeamento de 
réplica. 
 Técnicas seletivas meramente selecionam mutantes preexistentes em uma população. 
 
A) O processo de transferência 
 Veludo estéril pressionado na placa mestre. 
 Transferência: veludo da placa principal pressionada 
em meio ágar fresco. 
 Placas de réplica são feitas em um meio seletivo (por 
exemplo, um spread com fagos T1 ou um meio não seletivo 
(em que todas as células de colônias). As colônias se 
formam na placa não seletiva no mesmo padrão da placa 
mestre. Apenas células mutantes (por exemplo, T1-r) 
podem crescer na placa seletiva; as colônias mutantes que 
se formam derivam de colônias na placa mestre que são 
mutantes. Colônias consistindo de células mutantes são 
mostradas em vermelho. 
 
 
 
PONTOS QUENTES DA MUTAÇÃO 
 A mutação não é aleatória com relação à posição em um gene ou genoma. 
 Certas sequências de DNA são chamadas de pontos quentes (hotspots) mutacionais porque são mais propensos a 
sofrer mutações do que outras. 
 Por exemplo, os locais de metilação da citosina são geralmente altamente mutáveis. 
 
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AGENTES MUTAGÉNICOS 
 Quase qualquer tipo de mutação que pode ser 
induzida por um mutagénico também pode 
ocorrer espontaneamente, mas os mutagénicos 
enviesam os tipos de mutações que ocorrem de 
acordo com o tipo de dano ao DNA que elas 
produzem. 
 Alguns mutagénicos não são incorporados ao 
DNA, mas alteram uma base, causando um erro 
específico. Certos agentes alquilantes, como o 
etilmetanossulfonato (EMS) e a amplamente 
utilizada nitrosoguanidina (NG), operam por essa 
via:
 
 Embora tais agentes adicionem grupos alquilo (um 
grupo etilo em EMS e um grupo metilo em NG) a 
muitas posições nas quatro bases, a 
mutagenicidade é melhor correlacionadacom uma 
adição ao oxigénio na posição 6 da guanina para 
criar uma O-6alquilguanina. 
 Essa adição leva ao erro direto com a timina e 
resultaria em transições GC → AT na próxima rodada de replicação. Como esperado, as determinações da 
especificidade mutagénica para EMS e NG mostram uma forte preferência pelas transições GC → AT. 
 Agentes alquilantes também podem modificar as bases em dNTPs (onde N é qualquer base), que são precursores 
na síntese de DNA. 
 
 
 
 
 
 Erro específico induzido por alquilação. A alquilação (neste 
caso, a etilação gerada por EMS) da posição O-6 da guanina e 
a posição O-4 da timina podem levar ao erro direto com a 
timina e guanina, respectivamente, como mostrado aqui. 
 Exemplo: Especificidade de mutagénese: EMS, luz UV e 
aflatoxina B1. 
A distribuição de mutações entre 36 sítios no gene LacI é 
mostrada para três mutações: EMS, luz UV e aflatoxina B1. 
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51 
 
A altura de cada barra representa o número de ocorrências de mutações no respetivo site. Alguns hot spots são 
mostrados fora de escala com o número de ocorrências indicado diretamente acima do respetivo pico. 
 Por exemplo, na coleção gerada por UV, um sitio resultante de uma transição GC -> AT é representado por 80 
ocorrências. 
 Cada sítio mutacional representado na figura gera um codão âmbar (UAG) no mRNA correspondente. As mutações 
são organizadas de acordo com o tipo de substituição de base. Os asteriscos marcam as posições das 5-
metilcitosinas. 
 A aflatoxina B1 é um poderoso agente cancerígeno. Ele gera sítios apurínicos após a formação de um produto de 
adição na posição N-7 da guanina. 
 Estudos com sítios apurínicos gerados in vitro demonstraram uma exigência para o sistema SOS e mostraram que 
a derivação SOS desses locais leva à inserção preferencial de uma adenina em frente a um sítio apurínico. 
 Assim, agentes que causam depurinação em resíduos de guanina devem preferencialmente induzir transversões 
de CG → AT. 
 O AFB1 é um membro de uma classe de carcinogénicos químicos conhecidos como produtos volumosos de adição 
quando se ligam covalentemente ao DNA. 
 Outros exemplos incluem os epóxidos diol do benzo(a)pireno, um composto produzido por motores de combustão 
interna. 
 Para muitos compostos diferentes, ainda não está claro quais produtos de adição de DNA desempenham o papel 
principal na mutagénese. 
 Em alguns casos, a especificidade mutagénica sugere que a depurinação pode ser um passo intermédio na 
mutagénese; em outros, a questão de qual mecanismo está operando é completamente aberta. 
 A aflatoxina é um tipo de micotoxina produzida pelos fungos Aspergillus. A aflatoxina é provavelmente a 
micotoxina mais conhecida, além de tricoteceno, e a mais pesquisada. Isso ocorre porque as aflatoxinas são muito 
tóxicas e altamente carcinogénicas. 
 Acima: Observe a comparação entre a mesma orelha de antes e depois de remover a casca: Não há sinais de 
infestação antes, mas ela é extensamente danificada por dentro. 
Na depurinação deste G, a ligação entre o açúcar e a base 
é partida. 
A ligação é quebrada pela reação com água. 
O G é substituído por OH e difunde-se. 
--- Hidrólise leva à depurinação = A ou G separado de seu 
açúcar 
 
Perda espontânea do grupo amina. -> 
 
 
 
 
 
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52 
 
Duas vias da mutagénese 5-bromouracil (Bu) 
(A) A incorporação de Bu na sua configuração de 
emparelhamento mutagénico é rara. O emparelhamento 
normal de um Bu já incorporado é frequente.O resultado 
é uma transição GC -> AT. 
(B) A incorporação de Bu na sua configuração de 
emparelhamento não mutagênico é comum.O 
desemparelhamento de um Bu já incorporado é raro.O 
resultado é uma transição AT -> GC. 
 
 
O mecanismo da mutagénese 5-BU causa mutações quando é 
incorporado em uma forma e depois muda para outra forma.(a) 
Em seu estado ceto normal, os pares 5-BU gostam de timina (5-BUt). 
Assim, a 5-BU é incorporada a um cruzamento da adenina e 
subsequentemente erros com guanina, resultando em transições AT -> 
GC.(b) 
Na sua forma ionizada, o 5-BU emparelha-se com a citosina (5-BUc). 
Assim, a 5-BU é desincorporada a um cruzamento da guanina e 
subsequentemente emparelha-se com a adenina, resultando em 
transições GC -> AT. 
 
 
 
 
 
MUTAÇÃO INDUZIDA POR ANÁLOGOS DE NUCLEÓTIDOS 
 O AZT é um análogo da timidina. 
 O AZT funciona inibindo seletivamente a transcriptase reversa do HIV, a enzima que o vírus usa para fazer uma 
cópia de DNA de seu RNA. 
 AZT na forma oral, injetável e supositório 
 A transcrição reversa é necessária para a produção do DNA de fita dupla do HIV, que seria posteriormente 
integrado ao material genético da célula infetada (onde é chamado de provírus). 
 
 
 
 
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EFEITOS DE AGENTES INTERCALANTES 
 Causar topoisomerase II para deixar um nick na fita de DNA. 
 Missrepair leva à inserção ou supressão de um ou vários nucleótidos. 
 Exemplos: brometo de etídio, Proflavina, Laranja Acridina 
 
AGENTES DE INTERCALAÇÃO 
 A intercalação ocorre quando ligantes de tamanho apropriado e natureza química se encaixam entre pares de 
bases de DNA. 
 Estes ligandos são na sua maioria policíclicos, aromáticos e planares e, portanto, produzem frequentemente boas 
manchas de ácido nucleico. Intensivamente estudados intercaladores de DNA incluem berberina, brometo de 
etídio, profulina daunomicina, doxorrubicina e talidomida. 
 
Aplicações: 
 Os intercaladores de DNA são usados no tratamento quimioterápico para inibir a replicação do DNA em células 
cancerígenas de rápido crescimento. 
 Exemplos incluem doxorrubicina (adriamicina) e daunorrubicina (ambas usadas no tratamento do linfoma de 
Hodgkin) e dactinomicina (usada no tumor de Wilm, Sarcoma de Ewing, rabdomiossarcoma). 
 
 Para que um intercalador se encaixe entre pares de bases, o DNA deve abrir dinamicamente um espaço entre 
seus pares de bases desenrolando. O grau de desenrolamento varia dependendo do intercalador; 
 Por exemplo, o catião etídio (a forma iônica do brometo de etídio encontrado em solução aquosa) desenrola 
o DNA em cerca de 26 °, enquanto a proflavina o desenrola em cerca de 17 °. 
 Esse desenrolamento faz com que os pares de bases se separem, ou "subam", criando uma abertura de cerca 
de 0,34 nm (3,4 Å) e induz alterações estruturais locais na fita de DNA. 
 Essas modificações estruturais podem levar a alterações funcionais, muitas vezes à inibição da transcrição e 
da replicação e aos processos de reparo do DNA, o que torna os intercaladores potentes mutagênicos. 
 Por esta razão, os intercaladores de DNA são frequentemente carcinogénicos, como o expo (mas não o endo) 
8,9 epóxido de aflatoxina B1, acridinas como proflavina ou quinacrina, ou brometo de etídio. 
 
Talidomida 
 Z Naturforsch C. 1986 Nov-Dez; 41 (11-12): 1057-61. 
 Evidência para a intercalação da talidomida no DNA: pista para o mecanismo molecular da 
teratogenicidade da talidomida? Koch HP, Czejka MJ. Abstrato 
 A intercalação da talidomida (alfa-ftalimidoglutarimida) em ácidos nucleicos foi estudada por 
titulações espectrofotométricas, deslocamento de intercaladores conhecidos, mudanças de 
viscosidade de soluções de DNA e por análise de partição de fase. A ligação específica da talidomida 
foi encontrada no DNA de vários espécimes (placenta humana, timo de bezerro, esperma de salmão), 
mas não no RNA (de levedura de panificação, levedura de torula).GENÉTICA MOLECULAR 2017/2018 2ºSEMESTRE PROF. LEONOR CANCELA 
 
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MUTAÇÕES DINÂMICAS ASSOCIADAS A REPETIÇÕES DE TRINUCLEÓTIDOS 
 Estudos genéticos de uma forma de retardamento mental ligada ao X revelaram uma classe de mutações 
denominadas mutações dinâmicas extraordinária instabilidade genética da região do DNA envolvida. 
 A base molecular da instabilidade genética é uma expansão de repetição trinucleotídica devido ao processo 
denominado slippage de replicação. 
 
MUTAÇÕES E REPARAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Estrutura de um dímero de pirimidina ciclobutano. A luz 
ultravioleta estimula a formação de um anel ciclobutano de quatro 
membros (verde) entre duas pirimidinas adjacentes na mesma 
cadeia de DNA, agindo nas ligações duplas 5,6. 
b) b) Estrutura do fotoproduto 6-4. A estrutura forma mais 
predominantemente com 5'-CC-3 'e 5'-TC-3', entre as posições C-6 
e C4 de duas pirimidinas adjacentes, causando uma perturbação 
significativa na estrutura local da dupla hélice. 
 
 
 
MUTAÇÕES NAS SUBUNIDADES DO TFiiD E PATOLOGIAS HUMANAS 
 
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MECANISMOS DE REPARO DE DNA 
 Muitos tipos de danos no DNA podem ser 
reparados. 
 Correções de correção de incompatibilidade 
corrigem pares de bases correspondidos 
incorretamente. 
 O sistema de endonuclease AP repara locais de 
nucleótidos nos quais a base foi perdida. 
 Enzimas especiais reparam danos causados ao DNA 
por luz ultravioleta. 
 Reparo de excisão funciona em uma ampla 
variedade de DNA danificado. 
 Reparo pós-replicação ignora as bases danificadas. 
 
 
REPARAÇÃO INCOMPATÍVEL 
 O reparo de incompatibilidade corrige pares de bases incorretamente combinados: um segmento de DNA que 
contém uma incompatibilidade de base excisada e síntese de reparo seguida. 
 O sistema de reparo incompatível reconhece o grau de metilação de uma fita e excede preferencialmente os 
nucleótidos da fita não metilada. 
 Isso ajuda a garantir que os nucleótidos incorretos incorporados ao filamento na replicação sejam removidos e 
reparados. 
A cadeia-filha é sempre o fio submetilado porque sua metilação fica um pouco atrás do garfo de replicação em 
movimento. 
A aba marrom em A no GATC significa que o A é metilado. 
Incompatibilidade na vertente filha. Uma filha filha ainda não 
metilada. 
A proteína MutS reconceita a incompatibilidade e recruta o MutL, 
para o site. 
MutL estimula 
Proteína MultH, que faz um corte na extremidade 5 'do GATC. 
A exonuclease degrada a cadeia filha para além do local da 
incompatibilidade. 
O complexo holoenzima DNA polimerase preenche a lacuna, 
corrigindo a incompatibilidade, e a DNA ligase sela o restante do 
nick. 
A metilase de barragem metilada A do GATC na cadeia filha. 
O papel mais importante do reparo de incompatibilidade é como um mecanismo de correção de erros de "última 
chance" na replicação. 
Resumo das taxas de erros na polimerização de DNA, revisão e reparo de incompatibilidade pós-replicação. 
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DNA polimerase, probabilidade de incompatibilidade por par de 
bases por replicação = 10-5 
Função de revisão, probabilidade de não corrigir 
incompatibilidade = 10-2 
Reparo de incompatibilidade pós-replicação, probabilidade de 
não corrigir incompatibilidade = 10-3 
Probabilidade de incorporação excessiva de uma base 
incompatível que permanece sem correção = 10-5 x 10-2 x 10-3 = 
10-10 por par de bases por replicação 
 
 
REPARAÇÃO DE AP 
 A desaminação da citosina cria o uracilo, que é removido pela glicosilase de uracilo de ADN do açúcar de 
desoxirribose. O resultado é um site no DNA que não tem uma base de pirimidina (um site apirimidinico) 
 As purinas no DNA são de certa forma propensas à hidrólise, que deixa um local que não possui uma base purina 
(um sítio apurínico). 
 Ambos os sítios apirimidínicos e apurínicos são reparados por um sistema que depende de uma enzima chamada 
endonuclease AP. 
(A) A desaminao de C cria U.U excisada pela 
glicosilase de uracilo de DNA. 
(B) Oxidação de G cria OG (8-oxoG). OG excisado por 
glicosilase de oxoguanina de DNA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REPARAÇÃO DE BASE 
Açúcar removido pela AP endonuclease. 
Gap preenchida pela DNA polimerase. 
Cadeia cortada fechada pela DNA ligase. 
 
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EXCISÃO DA REPARAÇÃO 
 
O reparo por excisão é um processo enzimático de múltiplas 
etapas, onipresente. 
1- Um trecho de uma fita de DNA danificada é removido de 
uma molécula duplex. 
2- Ele é substituído pela ressíntese usando a fita não danificada 
como modelo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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XPD: UMA PONTE FUNCIONAL 
 Forma uma ligação entre o core do TFiiH e o complexo CAK 
 É uma helicase com atividade 5’-3’ 
 Possui 2 domínios helicase: HD1 e HD2 
Possui outros 2 domínios acessórios inseridos no HD1-
4Fe-S e Arch 
 Tem uma região C terminal que interage com o p44 
Quando os mutagénicos danificam uma ou mais bases, nenhum 
emparelhamento de bases específico é possível. 
O resultado é um bloco de replicação, porque a 
síntese de DNA não passará de uma base que 
não possa especificar seu parceiro 
complementar por ligações de hidrogênio. Em 
células bacterianas, tais blocos de replicação 
podem ser contornados pela inserção de bases 
não específicas. 
O processo requer a ativação de um sistema 
especial, o sistema SOS. O nome SOS vem da 
ideia de que este sistema é induzido como uma 
resposta de emergência para evitar a morte 
celular na presença de danos significativos no 
DNA. 
A indução de SOS é um último recurso, 
permitindo que a célula troque a morte por um certo nível de mutagénese. 
Mutagénicos induzem mutações por uma variedade de mecanismos. 
Alguns mutagenes imitam as bases normais e são incorporados ao DNA, onde podem causar erros. 
Outras bases de danos causam erros específicos ou destroem o par, causando o 
não reconhecimento de bases. 
Neste último caso, um sistema de bypass, o sistema SOS (ou sistema pós-
replicação em eucariotas), deve ser induzido para permitir a replicação após a 
lesão. 
 
REPARAÇÃO PÓSREPLICAÇÃO 
 Às vezes, o dano ao DNA persiste em vez de ser revertido ou removido, mas 
seus efeitos prejudiciais podem ser minimizados. 
 Isso geralmente requer replicação em áreas danificadas, então o processo é 
chamado assim.