Organização gênica de eucariotos

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08 e 09 Organização gênica de eucariot
os
Referência:  
Zaha,Arnaldo;Ferreira,HenriqueBunselmeyer;Passaglia,LucianeMariaPereira.BiologiaMolecularBásica.Porto
Alegre:Artmed, 2014.ISBN9788582710579.
Gene: toda a sequência de ácido nucleico que é necessária para a síntese de um 
polipetídeo funcional ou molécula de RNA;
Unidade de transcrição: segmento de DNA que codifica a sequência no 
transcrito primário;
Promotor: a sequência mínima necessária para que a transcrição se inicie 
corretamente;
Elementos regulatórios em cis: elementos que se localizam no próprio gene e 
regulam a iniciação da transcrição.
O que é um gene: união de sequências genômicas que codificam um conjunto 
coerente de produtos funcionais potencialmente em sobreposição;
Gene eucariótico clássico:
uma região genômica produz três transcritos primários;
depois do splicing alternativo, dos três produtos, dois codificam 5 proteínas 
e um codifica um RNA não codificante (ncRNA);
proteínas são codificadas por 3 grupos de segmentos de DNA (A, B, C, D e 
E) -> no grupo com 3 segmentos (A,B,C) cada segmento de DNA é 
compartilhado por pelo menos dois produtos; 
dois transcritos primários compartilham a região 5' não-traduzida, mas 
suas regiões traduzidas D e E não se sobrepõem;
tbm existe um RNA não codificante e pelo fato de ser um RNA e não 
proteína, as sequências genômicas (X e Y)  compartilhadas com os 
segmentos codificantes de proteínas (A e E) não o torna um co-produto 
desses genes que codificam proteínas;
dessa forma, existem 4 genes nessa região:
gene 1 - segmentos A, B e C
gene 2 - seg D
gene 3 - seg E
gene 4 - seg X e Y.
Os genes que codificam os RNAs ribossômicos e tRNAs apresentam estruturas 
diferentes dos genes que codificam proteínas
Tamanhos dos genes que codificam proteínas em eucariotos
Número de genes interrompidos em eucariotos
Dados sobre a estrutura dos genes no genoma humano:
toda a sequência nucleotídica necessária e suficiente para a síntese de um 
polipeptídeo ou de uma molécula de RNA estável;
componentes do gene eucariótico: 
sequências regulatórias (promotor; enhancer);
região transcrita (exons, introns, 5'-UTR, 3'-UTR)
Junções intron-exon: sequências de consenso nos sítios de splicing 5' e 3' e 
em destaque a base A conservada no sítio de ramificação; na imagem são 
apresentadas as sequências de consenso dos genes humanos:
organizados como repetições em tandem nas regiões organizadoras do 
nucléolo (Nucleolus Organizer Regions, NORs);
cada região de tandem contém as regiões que codificam os rRNAs 18S, 5,8S 
e 25S, e as repetições são separadas por regiões espaçadoras intergênicas -
> nessa região está o promotor;
varia, mas em geral são maiores que dos procariotos;
os genes de ecoli têm um tamanho médio de 0,9kb -> pode variar de 300pb 
a 7,1kb;
em humanos os genes variam de 447pb a 2.304.637pb;
podem chegar a 83% (drosophila melanogaster);
em mamíferos pode chegar a 94%;
quanto mais complexo, maior o tamanho médio dos genes.
estimativa atual do número de genes: ~24.000
tamanho médio: 27kb
maior gene: Distrofina 2,4 Mb (2,4 milhões de bases) - 0,6% codificadora -> 
16 horas para ser transcrito;
Gene DSCAM -> down syndrome cell adhesion molecule - drosophila
Classes de sequências em genomas eucarióticos
Famílias gênicas
menor gene: tRNATYR;
maior exon: ApoB exon 26 tem 7.6kb 
número médio de exons: 9
maior número de exons: titina (363 exons)
maior intron: WWOX (gene supressor de tumor) intron tem 800kb
maior polipetídeo: titina, 38.138 aminoácidos (3000kDa)
genes sem introns: genes mitocondriais, muitos genes para mRNAs, 
interferons, histonas
direcionamento das conexões neuronais e potencialmente pode produzir 
38.016 mRNAs e proteínas diferentes;
5-6% do genoma;
em eucariotos mais complexos, pode chegar a 70%;
em eucariotos multicelulares, cerca de 25 a 50% dos genes são de cópia 
única -> estão presentem em apenas uma cópia por genoma haplóide fazem 
parte da fração de DNA não-repetitivo;
o restante dos genes pertence a famílias de 2 ou mais membros -> com 
sequências com um grau variado de similaridade entre si;
a similaridade entre membros da mesma família pode variar desde 30 a 
40% até uma identidade total;
constituem cópias de uma mesma sequência -> redundância;
produtos de um ou mais eventos de duplicação de um gene original, seguido 
por posterior divergência dos genes duplicados, que são chamados de 
parálogos;
Genomas eucarióticos
Genomas de organelas
o material genético de uma célula eucariótica está essencialmente contido 
no núcleo -> genoma nuclear;
mitocôndrias e cloroplastos possuem pequenos genomas especializados 
que codificam funções específicas nessas organelas;
Grande variação no tamanho dos genomas:
a quantidade total de DNA é uma característica de cada espécie de 
organismo -> é expressada em pares de base (pb) e é chamada de valor 
C;
em eucariotos o valor C varia de 2x10^6 até 1,5x10^11pb;
o valor C aumenta de acordo com a complexidade do organismo;
Diversidade de proteínas geradas
o número total de proteínas (proteoma) de um organismo é com certeza 
maior que o número total de genes presentes no genoma -> uma 
proteína diferente ou com função diferente pode ser gerada de um 
mesmo gene;
mitocôndria - genomas codificam, por exemplo, algumas das enzimas 
envolvidas na produção de ATP;
Genoma mitocondrial
plastídeos - genomas codificam, por exemplo, proteínas do sistema de 
transporte de elétrons das membranas tilacóides de cloroplastos;
DNA fita dupla, em geral circulares, mtDNA (mitocondrial) ou ctDNA 
(plastídeos);
parecidos com os genomas procarióticos - origem endossimbiótica;
circulares, com tamanho de cerca de 17kb, 13 genes que codificam 
proteínas, 2 genes de rRNA e 22 genes de tRNA;
variam muito em tamanho e conteúdo gênico;
Genoma mitocondrial humano:
16.569pb -> codificam 13 proteínas da cadeia respiratória 
60% da sua capacidade é usada na codificação de 7 subunidades da 
enzima NADH-Q-redutase