Controle da expressão gênica

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Genética- Francielle
Assunto: Armazenamento e transmissão da informação genética – Controle da Expressão Gênica 
Livros: Genética Médica – Thompson (8ª ed.) 
· Cap. 2 - Introdução ao Genoma Humano 
- Estrutura de Cromossomos Humanos – pág. 6 a 8
· Cap. 3 – O Genoma Humano: Estrutura e Função Gênicas
- Aspectos Epigenéticos e Epigenômicos da Expressão Gênica - pág. 33 a 35
Genética: Um Enfoque Conceitual – Pierce (5ª ed.)
· Cap. 11 – Estrutura do Cromossomo e DNA das Organelas 
11.1 - Muito DNA é condensado em uma célula
- Cromossomos eucarióticos – pág. 270 a 272
· Cap. 17 – Controle da Expressão Gênica nos Eucariotos 
17.2 – Alterações na estrutura da cromatina influenciam a expressão dos genes – pág. 424 a 428 707
- Remodelagem da cromatina 
- Modificação das histonas 
-Metilação das histonas 
-Acetilação das histonas 
- Metilação do DNA
Genética Médica – Thompson (8ª ed.)
· Cap. 2 - Introdução ao Genoma Humano 
- Estrutura de Cromossomos Humanos – pág. 6 a 8
Organização dos Cromossomos Humanos
· Consiste em uma dupla hélice de DNA contínua e única.
· O DNA não está desprotegido, dentro de cada célula o genoma é armazenado como cromatina, na qual o DNA genômico está conjugado em várias classes de proteína cromossômicas.
· Apenas na divisão celular os cromossomos são visíveis.
· A molécula de DNA existe na cromatina como uma família de proteínas denominadas histonas e um grupo heterogêneo de proteínas não-histonas que são menos caracterizadas, mas parecem ser importantes para assegurar o comportamento e a expressão adequada dos cromossomos e genes.
· Cinco tipos de histonas desempenham um papel de acondicionamento da cromatina. Duas cópias de cada uma das 4 histonas H2A, H2B, H3 e H4 constituem um octâmero, em que um segmento da hélice dupla de DNA se enrola.
· A cada cerne de histona estão associados 140 pares de bases de DNA. Após um curto (20 a 60 pares de bases) espaçamento no segmento de DNA, forma-se o próximo de complexo de DNA.
· Cada complexo de DNA com histonas centrais é chamado de nucleossomo.
· A quinta histona H1 se liga ao DNA na extremidade de cada nucleossomo, na região de espaçamento nucleossomo central.
Cromossomos mitocondrial
· Reside no citoplasma das mitocôndrias exibem hereditariedade exclusivamente materna.
· Cap. 3 – O Genoma Humano: Estrutura e Função Gênicas
- Aspectos Epigenéticos e Epigenômicos da Expressão Gênica - pág. 33 a 35
Conteúdo de informação do genoma humano
· Muitos genes são capazes de gerar múltiplas proteínas diferentes, não somente uma.
· O uso de segmentos de codificação alternativos nos genes e por modificação bioquímicas subsequentes da proteína resultam em uma ampliação substancial no conteúdo de informação.
· Proteínas individuais não funcionam sozinhas.
· Elas formam uma rede elaborada de funções, envolvendo muitas proteínas diferentes e respondendo de forma coordenada a diferentes sinais genéticos, de desenvolvimento ou ambientais. Resultando em uma grande diversidade de possíveis funções celulares.
· Os genes estão localizados por todo o genoma e não estão distribuídos aleatoriamente ao longo do cromossomo e sua localização é particularmente aumentada em duas regiões com altas densidades genéticas. Outras regiões são pobres em genes, formando o chamado deserto de gentes.
· Para genes localizados no autossomos, existem duas cópias de cada gene, uma herdada pela mãe e outra pelo pai. Para sua maioria ambas são expressas e geram um produto, porém de forma incomum alguns são expressos somente a parti de uma das duas cópias, chamada de imprinting genômico.
Genética: Um Enfoque Conceitual – Pierce (5ª ed.)
· Cap. 11 – Estrutura do Cromossomo e DNA das Organelas 
11.1 - Muito DNA é condensado em uma célula
- Cromossomos eucarióticos – pág. 270 a 272
· Os cromossomos eucarióticos contêm muito DNA. Como o cromossomo bacteriano, cada cromossomo eucariótico tem uma única molécula de DNA extremamente longa. Para que esse DNA se encaixe no núcleo, é necessário um enorme esforço de condensação e dobra, cuja intensidade varia durante o ciclo celular.
· No curso do ciclo celular, o nível de condensação do DNA muda: os cromossomos progridem de um estado altamente condensado para um estado de extrema condensação, necessário para o movimento dos cromossomos na mitose e meiose.
· A condensação do DNA também muda localmente na replicação e transcrição, quando as duas fitas de nucleotídios devem abrir e as sequências de bases em questão estão expostas.
· O DNA eucariótico na célula está intimamente associado às proteínas. Essa combinação de DNA e proteínas é chamada de cromatina.
· Os dois tipos básicos de cromatina são a eucromatina, que sofre o processo normal de condensação e descondensação no ciclo celular. A eucromatina constitui a maior parte do material cromossômico e é onde grande parte da transcrição ocorre.
· Heterocromatina, que permanece em um estado altamente condensado durante todo o ciclo celular, mesmo durante a interfase. Todos os cromossomos têm heterocromatina permanente (chamada de heterocromatina constitutiva) nos centrômeros e telômeros; o cromossomo Y também é composto, em grande parte, por heterocromatina constitutiva. A heterocromatina é caracterizada pela falta generalizada de transcrição, ausência de crossing over e replicação tardia na fase S.
· Quando a cromatina é isolada do núcleo de uma célula e visualizada com um microscópio eletrônico, ela aparece como um colar de pérolas (Figura 11.4 A). Se uma pequena quantidade de nuclease é adicionada a essa estrutura, a enzima rompe o “colar” entre as “pérolas”, deixando as pérolas individuais presas a cerca de 200 pb de DNA. Se mais nuclease é adicionada, a enzima digere todo o DNA entre as pérolas e deixa um cerne de proteínas preso a um fragmento de DNA.
· O nucleossomo é uma partícula do cerne composta por DNA dobrado cerca de duas vezes ao redor de um octâmero de oito proteínas histona (duas cópias de H2A, H2B, H3 e H4), muito semelhante a um fio enrolado ao redor de um carretel.
· Cada uma das proteínas histona que compõe a partícula cerne do nucleossomo tem uma “cauda” flexível, contendo de 11 a 37 aminoácidos, que se estende para fora do nucleossomo. Os aminoácidos com carga positiva encontrados nas caudas das histonas interagem com as cargas negativas dos fosfatos no DNA, mantendo o DNA e as histonas intimamente associadas. As caudas de um nucleossomo também podem interagir com os nucleossomos vizinhos, o que facilita a compactação destes. As modificações químicas nas caudas de histona provocam mudanças na estrutura da cromatina (discutida na próxima seção), necessárias à expressão do gene.
· A H1 liga de 20 a 22 pb de DNA onde o DNA se une e deixa o octâmero (ver Figura 11.3), ajudando a manter o DNA no lugar, como um grampo ao redor do octâmero do nucleossomo.
· Cap. 17 – Controle da Expressão Gênica nos Eucariotos 
17.2 – Alterações na estrutura da cromatina influenciam a expressão dos genes – pág. 424 a 428
· No senso geral, essa estrutura de cromatina reprime a expressão gênica. Para um gene ser transcrito, os fatores de transcrição, outras proteínas regulatórias e RNA polimerase precisam se ligar ao DNA. Como esses eventos podem ocorrer com o DNA firmemente enroscado ao redor das proteínas histona? A resposta é que, antes da transcrição, a estrutura da cromatina muda e o DNA se torna mais acessível para o maquinário de transcrição.
· A sensibilidade à digestão pela DNase I indica que o DNA transcrito adota uma configuração aberta antes da transcrição. Pelo menos três processos diferentes afetam a regulação gênica ao alterar a estrutura da cromatina: (1) remodelagem da cromatina; (2) modificação das proteínas histona; e (3) metilação do DNA.
· Remodelagem da cromatina
· Alguns fatores de transcrição e outras proteínas regulatórias alteram a estrutura da cromatina sem alterar diretamente a estrutura química das histonas (EPIGENÉTICA). Elas se ligam diretamente a sítios específicos no DNA e reposicionam os nucleossomos, possibilitando que os fatores de transcriçãoe a RNA polimerase se liguem aos promotores e iniciem a transcrição.
· As evidências sugerem pelo menos dois mecanismos pelos quais os complexos de remodelagem reposicionam os nucleossomos. Primeiro: alguns complexos de remodelagem fazem com que o nucleossomo deslize pelo DNA, criando condições para que o DNA enroscado no nucleossomo ocupe uma posição entre os nucleossomos, onde é mais acessível para as proteínas que afetam a expressão gênica (ver Figura 17.1). Segundo: alguns complexos provocam mudanças conformacionais no DNA, nos nucleossomos ou em ambos, de modo que o DNA ligado ao nucleossomo adote uma configuração mais exposta.
· Modificação das histonas
· As histonas no octâmero central do nucleossomo têm dois domínios: (1) um domínio globular que se associa com outras histonas e o DNA e (2) um domínio de cauda com carga elétrica positiva que interage com os grupos fosfato com carga elétrica negativa no esqueleto do DNA.
· As caudas das proteínas histonas são modificadas com a adição ou a remoção de grupos fosfato, metila ou acetila. Outra modificação das histonas é a ubiquitinação, na qual pequenas moléculas chamadas ubiquitina são adicionadas ou removidas das histonas.
· Todas essas modificações são, às vezes, chamadas de código da histona, porque codificam informações que afetam a maneira como os genes são expressos. O código da histona afeta a expressão gênica ao modificar a estrutura da cromatina diretamente, ou, em alguns casos, ao servir como sítios de reconhecimento para proteínas que se ligam ao DNA e então regulam a transcrição.
· Metilação das histonas
· Um tipo de modificação da histona é a adição de grupos metila às caudas das proteínas histona. Essas modificações produzem a ativação ou a repressão da transcrição, dependendo de quais aminoácidos na cauda da histona são metilados.
· Enzimas chamadas de histona metiltransferases adicionam grupos metila a aminoácidos específicos (em geral, lisina ou arginina) das proteínas histona. Outras enzimas, chamadas de demetilases, removem os grupos metila das histonas.
· Muitas das enzimas e proteínas que modificam as histonas, como as metiltransferases e as demetilases, não se ligam a sequências de DNA específicas, e devem ser recrutadas para sítios específicos da cromatina. Proteínas ligadoras de sequências específicas, modificações de histona preexistente e moléculas de RNA recrutam enzimas modificadoras de histona para sítios específicos.
· Acetilação das histonas
· A adição de grupos acetila (CH3CO) à histona. Em geral, a acetilação das histonas estimula a transcrição.
· Em geral, os grupos acetila desestabilizam a estrutura da cromatina, possibilitando a transcrição.
· Em geral, os grupos acetila desestabilizam a estrutura da cromatina, possibilitando a transcrição
· Metilação do DNA
· A metilação da citosina no DNA é diferente da metilação das proteínas histona já discutida. O DNA muito metilado está associado à repressão da transcrição nos vertebrados e nas plantas, enquanto o DNA ativo para transcrição em geral não está metilado nesses organismos.
· Padrões anormais de metilação também estão associados a alguns tipos de câncer.
· A metilação do DNA é mais comum nas bases citosina adjacentes aos nucleotídios guanina (CpG, em que p representa o grupo fosfato no esqueleto do DNA); então, duas citosinas metiladas encontram-se em diagonal cruzada uma da outra nas fitas opostas.
· As regiões do DNA com muitas sequências CpG são chamadas de ilhas CpG e são comumente encontradas próximo dos sítios de início de transcrição. Enquanto os genes não estão sendo transcritos, essas ilhas CpG estão metiladas, mas os grupos metila são removidos antes do início da transcrição.
17.3 O início da transcrição é regulado por fatores de transcrição e proteínas reguladoras
· Ativadores e coativadores da transcrição
· As proteínas ativadoras da transcrição estimulam e estabilizam o aparato basal de transcrição no promotor central. 716
· ESTUDAR CAPITULO 13
1) Quais tipos de RNA participam da tradução? RNAm; RNAt; RNAr
2) Descreva a participação de cada um deles neste processo biológico.
· RNAm contém a informação genética para a sequência de aminoácidos das proteínas 
· RNAt identifica e transporta os aminoácidos até os ribossomos 
· RNAr faz parte do ribossomo e contém a enzima que catalisa a ligação entre aminoácidos adjacentes 
3) Qual a importância o código genético para a tradução? 
CODON: sequência de bases nitrogenadas
Especificar aminoácidos, maneira como eles codificam os aminoácidos
4) O que é necessário para o início da tradução? 
O RNAt com o anticódon da metionina- os ribossomos e o códon de iniciação AUG codifica o aminoácido metionina
5) O que indica o fim da tradução?
O códon de parada (UAA; UAG; UGA) e a presença de fatores de liberação 
1) Qual a relação de cromatina com os cromossomos? Os cromossomos é formado por vários DNAs e as cromatinas são a junção de DNAs com proteínas
2) Descreva como uma molécula de DNA se associa com histonas H2A, H2B, H3 e H4.
O nucleossomo é uma partícula do cerne composta por DNA dobrado cerca de duas vezes ao redor de um octâmero de oito proteínas histona (duas cópias de H2A, H2B, H3 e H4), que histonas desempenham um papel de acondicionamento da cromatina.
3) Quais os tipos básicos da cromatina? 
Eucromatina, que sofre o processo normal de condensação e descondensação no ciclo celular. Heterocromatina, que permanece em um estado altamente condensado durante todo o ciclo celular, mesmo durante a interfase.
4) Cite e explique um dos processos que afeta a regulação genica ao alterar a estrutura da cromatina.
Sensibilidade à DNase I, uma enzima que digere DNA. A capacidade dessa enzima em digerir DNA depende da estrutura da cromatina: quando o DNA está firmemente preso a proteínas histona, é menos sensível à DNase I, enquanto o DNA não ligado é mais sensível à DNase I
5) Qual a associação entre metilação do DNA e a desacetilação das histonas?
· O DNA muito metilado está associado à repressão da transcrição, desacetilase, removem os grupos metila das histonas.
Cap: 15 pierce