Genoma Humano Parte 2 - Genética Aula

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GENOMA HUMANO - SEGUNDA PARTE
O genoma humano possui sua porção nuclear e a mitocondrial. O genoma mitocondrial possui 37 genes e codifica proteínas, geralmente enzimas, relacionadas ao processo de respiração celular, que fornecem energia às células. Mutações nesses genes são raras, mas causam graves consequências aos indivíduos afetados. O genoma nuclear, por sua vez, corresponde a maior parte do genoma humano e abarca aproximadamente 22 mil genes. Desses, uma parte é de DNA extra gênico, isto é, que não contém genes, e uma menor parte corresponde a sequências de genes. 
O DNA extra-gênico não possui genes e, portanto, não codifica proteínas. Eles são formados por DNA de cópia única ou o DNA repetitivo. O DNA de cópia única é a maioria e aparece sem repetição, uma única vez, no genoma. Já o DNA repetitivo, aparece várias vezes pelo genoma, sejam agrupados (em tandem) ou dispersos. 
O DNA repetitivo agrupado também é conhecido por DNA satélite, e é composto por minissatélites (repetições de 5 a 50 pares de bases) e microssatélites (STR's ( repetições de 1 a 4 pares de bases). Essa última é a região do DNA repetitivo importante para a determinação de indivíduos e exclusão nos testes de paternidade. Isso ocorre pois essas repetições utilizadas no teste existem em todos os indivíduos, no mesmo lugar: o que muda é o número de repetições. Pode-se ter no alelo de origem materna com X repetições e um de origem paterna, com Y. O DNA repetitivo disperso ocorre espalhado pelo genoma e tem como representantes a família de ALU e a família L1.
As sequências de genes abarcam o DNA codificante e o DNA não codificante. O DNA codificante possui sequências de DNA com genes que produzem um transcrito funcional. São representados pelos éxons. Já o DNA não codificante possui sequências de DNA com genes que não codificam nenhum transcrito funcional, são os íntrons, os pseudogenes, a região 3' não traduzida, a região 5'não traduzida e os fragmentos de genes.
Os genes se iniciam na região onde começa a tradução e findam na região onde ela termina. O tamanho de um gene é determinado pelos seus éxons, por exemplo, o gene SRY possui 1 éxon e é o menor gene conhecido. Os genes contém em sua estrutura a região 3' não traduzida com cauda poli-A (início da tradução - região não lida), os éxons , o códon iniciador (presente no primeiro éxon), primeira região a ser lida, os íntrons, o códon finalizador (presente no último éxon), última região a ser lida, e a região 5' não traduzida com CAP, que dita o fim da transcrição. É válido ressaltar que os íntrons são regiões não codificantes do DNA e os éxons, as regiões codificantes do DNA.
Há ainda, antes de cada gene, uma região promotora, que é um mecanismo de regulação da expressão gênica. Ela se associa a fatores de transcrição, que são moléculas, proteínas ou RNA, que quando atuam na região promotora, possibilitam o início da transcrição. Se esses fatores não atuarem na região promotora, não haverá transcrição, bem como se um gene não tiver região promotora, como um pseudogene, ele não será funcional, pois não será transcrito. É um mecanismo de regulação da expressão gênica pré-traducional. 
Um outro mecanismo de expressão gênica são os acentuadores. Eles são sequências de DNA que agem a distância acentuando a expressão de um conjunto de genes. Possuem um controle histoespecífico, isto é, são ativados ou inativados dependendo da especialização necessária a uma célula. Os acentuadores se diferem da região promotora principalmente por atuarem em um conjunto de genes, já que aquela atua sobre um único gene.
Os silenciadores, por sua vez, são sequências de DNA que podem inativar um conjunto de genes. 
Os genes, portanto, podem estar agrupados ou dispersos pelo DNA. Assim, tem-se regiões do DNA com alta densidade de genes se contrapondo com verdadeiros desertos de genes. Além disso, variam no tamanho e podem estar parcialmente sobrepostos ou presentes dentro de outros (gene dentro de gene). Podem não ser funcionais, como os pseudogenes ou podem formar mais de um transcrito funcional, por um processo de splicing alternativo. Por meio deste, há a recombinação de éxons do transcrito primário para a formação de diferentes RNA's mensageiros. Esse mecanismo explica porque a quantidade de genes no nosso organismo é diminuta, mesmo com a grande quantidade de proteínas que codificamos. Além disso, por meio desse mecanismo se tem uma hipótese do porquê da existência de íntrons em eucariontes: eles possibilitariam essa recombinação por meio do splicing alternativo.
Os pseudogenes são sequências de DNA muito semelhantes as encontradas em genes conhecidos, mas não são funcionais. Há varias hipóteses que explicam o possível surgimento dos pseudogenes. Uma delas é a ocorrência de mutação nas regiões promotoras, que seriam inativadas e, portanto, tornariam um gene não funcional. Uma outra hipótese é que um RNA mensageiro tenha sofrido a atuação de uma enzima transcriptase reversa, produzindo DNA. Esse DNA possuiria os mesmos genes do RNA mensageiro que lhe deu origem e não conteria íntrons (foi codificado a partir de um RNA mensageiro que não possui íntrons em sua estrutura). Esse DNA, então, teria sido incorporado aleatoriamente ao genoma, atingindo muito provavelmente uma região não codificante do nosso material genético, que é a maior parte. Nessa região ele não seria transcrito, por não possuir região promotora, seria, portanto, não funcional: um pseudogene.
expressão gênica e mecanismos de regulação
Expressão gênica: fragmento de DNA que gera um transcrito funcional.
Mecanismos que regulam a expressão gênica
SMALL RNA ( controlam a expressão gênica no período pós-transcricional. Impedem a tradução de uma proteína destruindo o RNA mensageiro responsável por sua produção.
REGIÃO PROMOTORA ( controla a expressão gênica no período pré-traducional. Se associam aos fatores de transcrição, que possibilitam, ou não, o início da tradução.
ACENTUADORES ( controlam a expressão de um conjunto de genes à distância, acentuando sua atividade.