COMPLEXIDADE DOS GENOMAS

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COMPLEXIDADE DOS GENOMAS- Lília Mendes
 ELEMENTOS DE TRANSPOSIÇÃO
É uma sequencia de DNA capaz de se mover no genoma, ou seja, existem regiões/sequências que podem se deslocar dentro do genoma. 
O genoma não é fixo/não fica daquela forma para sempre. 
ELEMENTOS IS
· Mais simples
· São formados por cerca de 2500 pares de nucleotídeos
· Contem genes envolvidos no próprio mecanismo de transposição. (mudança de local desses elementos)
1- As duas fitas do DNA alvo são clivadas em lacais diferentes. 
2- O elemento IS é inserido na fenda criada pelo corte irregular no DNA alvo.
3- A síntese de DNA preenche a fenda em cada lado do elemento IS, produzindo uma duplicação do sitio alvo. (agora tem um elemento de transposição) 
(são elementos de bactérias)
ELEMENTOS DE TRANSPOSIÇÃO COMPOSTOS
São dois elementos simples que se deslocam juntos. 
Exemplos: Tn9 tem um elemento simples e um outro elemento simples que quando fizerem a transposição irão carregar a região juntos, e tudo que tiver entre eles será deslocado; Tn5; Tn10. (tudo será deslocado de forma conjunta).
Os elementos compostos como deslocam toda região entre os elementos simples, eles também irão deslocar genes! A região entre os elementos simples pode conter genes! Os genes são aqueles que conferem resistência aos antibióticos, 
Pra cada antibiótico 1 gene.
SEQUÊNCIAS BACTERIANAS DE INSERÇÃO
Uma bactéria em seu genoma possui um DNA circular (plasmídeo)- presente em bactérias e se replica de forma independente- não precisa ter uma divisão e multiplicação celular para que ocorra a multiplicação do plasmídeo. 
Os plasmídeos possuem vários elementos compostos e simples. Nos compostos contém genes de resistência a antibióticos. Os elementos compostos se deslocam no genoma, logo, podem sair do plasmídeo e ir para o DNA cromossional da bactéria, ou ao contrário. Bactérias trocam plasmídeos entre elas. A bactéria que contem esse plasmídeo se houver uma pressão seletiva (expressar genes é custoso, por isso os genes são regulados de forma bem eficiente- pra não gastar energia, carbono, nitrogênio atoa fazendo proteínas) então esses genes serão regulados e como a replicação do plasmídeo é independente ela também será regulada, se essa bactéria tiver exposta dentro de um meio de cultura, ou dentro de algum organismo e nesse ambiente que ela se encontra tiver uma pressão seletiva (presença do antibiótico antesselina) ela ira expressar o gene, para resistir ao antibiótico, e a bactéria vai começar a replicar o plasmídeo, gerando varias copias e doar para outras bactérias. Se o plasmídeo é importante para a sobrevivência da bactéria ela começa a multiplicar e doar para outras. As bactérias que recebem esse plasmídeo vão começar a ser resistente a esse antibiótico, a pressão seletiva que vai gerar a resistência. Por isso é muito importante o uso consciente dos antibióticos. 
DOIS MODOS DE TRANSPOSIÇÃO 
Replicativa e conservativa. Na replicativa ele se replica – cria uma cópia dele mesmo e essa cópia será inserida no sitio alvo (outra região do genoma). Conservativa: o elemento não se replica, se desloca, há uma mudança de local. Os dois modos de transposição têm uma implicância evolutiva enorme, pois quando se olha ao longo da evolução os elementos que fazem transposição replicativa eles levam uma expansão do genoma, pois eles ficam se replicando e suas copias vão se inserindo em outra região do genoma. Isso não é a curto prazo, ao longo da evolução tem-se a espanssao dos genomas provocados pelos elementos que fazem transposição replicativa. Conservativa não pois ele não se replica, então o modo de transposição tem uma importância evolutiva enorme.
ELEMENTOS DE TRANSPOSIÇÃO EM EUCARIOTOS.
São encontrados em todos os organismos. A primeira vez que foram identificados em eucariotos foi em milho. A semente de milho foi observada que começava a se desenvolver normalmente e depois perdia a sua característica, uma parte da semente ficava “ruim” e na época os pesquisadores tentaram entender o motivo. Foi identificado o elemento de transposição, que foi chamado de DS. E esse elemento quando se move no genoma ele acaba levando consigo genes, no caso dos milhos genes que conferem características fenótipos da semente. 
Mesmo em eucariotos a transposição afeta a expressão génica. 
ELEMENTOS P EM DROSOPHILA
Organismo modelo - organismo onde é muito estudado por diversos fatores.
 Drosophila: uma mosca. Esse organismo modelo foi usado para entender o elemento de transposição. 
Esse gene tem exons e íntrons, ele possui o gene de transposase – gene da enzima que promove a transposição. 
USO DE ELEMENTOS P
· São usados para inserir genes e criar mutações. 
· Também podem ser usados como vetores para clonagem
· Podem ser produzidos para transferir genes.
(Como mudança de cor nas drosoplihas-moscas)
ELEMENTOS RETRAVÍRUS E RETROTRANSPOSONS
Retrovírus é um vírus que possui como material genético o RNA, quando esse vírus invade a célula hospedeira ele possui uma transcriptase reversa que vai sintetizar o DNA, a partir do seu DNA; ele produz a dupla fita de DNA que será inserida/integrada ao cromossomo hospedeiro; após essa integração ocorre a transcrição do RNA mensageiro viral para síntese de novos vírus. – Vírus que possui como material genético a molécula de RNA.
Retrotransposon: atua em eucariotos, no cromossomo temos o elemento de transposição retrotransposon, ocorre a transcrição e o RNA vai para o citoplasma ser traduzido e na tradução é formada uma transcriptase reversa, (ele possui gene que vai codificar uma transcriptase reversa), ela usa o mesmo RNA como molde para produzir uma dupla fita de DNA que volta para o núcleo pra se inserir em outro cromossomo. A molécula que foi produzida é uma cópia do elemento inicial, que será inserida em outro cromossomo. A diferença pro retrotransposon é que a replicação do elemento se da via transcriptase reversa, não se tem uma DNA pol. que fará uma cópia. 
Ele tem esse nome pois sua cópia é feita a partir de um molde de RNA, usando uma transcriptase reversa.
ELEMENTOS DE TRANSPOSIÇÃO No GENOMA HUMANO
1º e 2º elemento de RNA (retrotansposon)
3º elemento de DNA.
Ultima coluna: fração do genoma que eles representam. Se somar dá 37%, ou seja, pode-se dizer que quase metade do genoma é formado por elemento de transposição. 20x mais DNA derivado de elementos de transposição que DNA codificante de proteínas. 
Os genes humanos contêm muitos elementos de transposição.
Os elementos de transposição ficam em locais não codificantes – abrigo seguro. Além disso a grande maioria fica silenciada, não fica se deslocando o tempo inteiro no genoma. 
TRANSPOSONS E DOENÇAS HUMANAS
Em geral existe uma seleção negativa, isto é, pessoas com inserções de transposons em regiões essenciais morrem ou são afetadas com uma doença.
· Gene de fator VIII – inserções de LINE – hemofilia A
· 11 diferentes inserções de SINE estão associadas com várias doenças.
· Ex: câncer de mama;
· Hemofilia B 
· Mas a maior parte dos transposons se insere em abrigos seguros, regiões de poucos genes e muito DNA repetitivo. 
CONCLUSÕES –
A distribuição ampla dos transposons sugere que eles desempenharam um papel importante durante a evolução. A capacidade de se copiar, de se transpor e de se rearranjar a outras sequências de DNA ou ainda de carregar genes de resistência a antibióticos, pode representar um beneficio para os organismos que os carregam e uma vantagem adaptativa em situações adversas. 
GENOMA 
É o conjunto de todo o material genético contido nas células de uma espécie.
EM BACTERIAS: 
· DNA cromossomal + plasmidial 
EM VÍRUS:
· Material genético DNA ou RNA. 
Pode ainda se representar na forma de fita simples ou dupla
COMPLEXIDADE DOS GENOMAS 
· Conteúdo de DNA – valor C
PARADOXO DO VALOR C 
O tamanho dos genomas dos mamíferos comparando os peixes, anfíbios, insetos, moluscos, sem falar das plantas tem genomas maiores. Porém o genoma do homem é mais complexo. Tamanho não tem relação com a complexidade. 
· A complexidade do genoma está relacionada com a quantidade de genesdiferentes presentes, enquanto o tamanho do genoma se refere ao conteúdo de DNA, logo:
- Uma determinada espécie de pássaro possui um genoma mais complexo (número de genes distintos) que de uma espécie de molusco, embora os tamanhos de seus genomas possam ser similares.
ENSAIO DE CINÉTICA DE REASSOCIAÇÃO E COMPLEXIDADE DE SEQUÊNCIAS
· A complexidade de sequência de um genoma refere-se a quantidade de sequencias únicas (diferentes) nele presente.
O DNA pode ser completamente desnaturado, a fita simples, simples, e depois ele se renatura e volta a ser o que era. Cinética de ressociação é o tempo que leva para ele se reasociar, o tempo que ele leva pra voltar a ser o que era.
Temos 3 regiões no genoma:
1- Ela se reassocia de forma muito rápida;
2- Ela se reassocia de forma lenta;
3- Uma que não é nem tão rápida nem tão lenta.
Existem 3 componentes no genoma: Rápido, intermediário e lento.
A partir disso da pra saber qual é mais complexo. 
O genoma que tiver o componente onde estão os genes em quantidade maior, será o genoma mais complexo. 
No componente rápido ele se reassocia rapidamente pois quando as fitas se reassocia elas precisam obedecer a lei de complementariedade de base, então falamos da probabilidade de uma região complementar encontrar o seu par. Os genomas possuem regiões que são altamente repetitivas e outras que não se repetem. A região que é altamente repetitiva, como se tem muitas copias, muitas repetições a probabilidade delas encontrarem o seu complemento é maior, logo em teoria a reassociação dessa região ser mais rápida. – Região do genoma altamente repetitiva.
No componente lento temos o contrário, a fração do genoma que não se repete, então as sequencias são únicas até ela encontrar o seu complemento leva tempo. 
No intermediário ela é parcialmente repetitiva. 
RNA – parte do genoma que se expressa – genes. 1gene – 1 RNA. Em sua grande maioria o RNA se hibridizar na região não repetitiva, onde estão os genes únicos/distintos. Uma pequena fração do RNA vai hibridizar na moderadamente ou tem as duplicações genicas, onde temos genes, mas não são únicos. Na parte onde é altamente repetitiva, não tem gene. 
Para definir qual genoma é mais complexo basta ver qual genoma apresente maior quantidade de DNA não repetitivo, que é onde estão os genes.
O número de genes não está correlacionado com o tamanho do genoma.
ESTÁ CIRCULADO POIS A TABELA NÃO É ATUAL. Pois a 10 anos atrás +/- o genoma humano falava-se que tinha em torno de 35.000 genes, hoje com a informação atual é que o genoma humano tem em torno de 28.000 genes. 
BIOLOGIA MOLÉCULAR MUDA MUITO RÁPIDO, COM OS AVANÇAS DAS TÉCNICAS. 
O número de 35.000 pra 28.000/30.000, pois a bioinformática evoluiu muito, para analisar milhões de pares bases (feitos de programas bioinformática) evoluíram muito ao decorrer dos anos. Muita coisa que achávamos ser genes já foi descoberto que não é. 
O milho tem 5 vezes o genoma maior que o da gente – mas não é mais complexo.
ELEMENTOS DE TRANSPOSIÇÃO SÃO ESSENCIAIS PARA MUDANÇAS NO TAMANHO DOS GENOMAS 
Elementos de transposição em gramíneas são responsáveis por diferenças no tamanho do genoma.
Cevada e milho possuem um genoma muito maior do que sorgo e arroz. Pois quando se faz uma análise mais minuciosa é observado que os genomas de cevada e de milho possui um numero muito maior de elementos de transposição do que sorgo e arroz. Ao longo de milhões de anos por algum motivo cevada e milho tiveram atuação de elementos de transposição no modo replicativo muito maior do que sorgo e arroz. Esses elementos foram duplicando e expandindo genomas.