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Organização do genoma e variação individual
26/04/2015 Organização do genoma e variação individual José Francisco Diogo da Silva Junior – Mestrando CMANS/UECE PLASTICIDADECELULAR 1 26/04/2015 PLASTICIDADECELULAR PLASTICIDADECELULAR 2 26/04/2015 COMPOSIÇÃODODNA ESTRUTURADODNA Interação com proteínas Fatores de transcrição 3 26/04/2015 AMOLÉCULADEDNA ÁCIDOSNUCLÉICOS • Formado por nucleotídeos: uma base nitrogenada ligada a uma ribose ou desoxirribose e um ou mais grupos fosfato. • Podem atuar como carreadores de energia, moléculas sinalizadoras e componentes de coenzimas • Polímeros de nucleotídeos servem para armazenar (DNA) e transmitir informação (mRNA), como moléculas estruturais (rRNA) e como carreadores de aminoácidos (tRNA) 4 26/04/2015 ÁCIDOSNUCLÉICOS POLÍMEROSDENUCLEOTIDEOS • A polimerização de nucleotídeos permite a formação de moléculas biológicas importantes como o RNA e o DNA que são responsável pelo armazenamento e fluxo de informações genéticas nas células. • Moléculas de DNA são formadas pelos desoxinucleotideos desoxitimidina (T), desoxicitidina (C), desoxiguanosina (G) e desoxiadenosina (A) • Moléculas de RNA são formadas pelos inucleotideos uridina (U), citidina (C), guanosina (G) e adenosina (A) 5 26/04/2015 BASESNITROGENADAS POLIMERIZAÇÃODEÁCIDOSNUCLÉICOS • Polímeros de ácidos nucléicos são formados a partir da reação do grupo fosfato ligado ao carbono 5 da ribose com a hidroxila ligada ao carbono 3 da ribose de outro ácido nucléico. • Ocorre a formação de uma ligação fosfodiester e outra reações podem ocorrer a partir das pontes livres do di‐ nucleotídeo 6 26/04/2015 TAMANHODOSGENOMAS • O tamanho dos genomas dos diversos organismos varia em diversas ordens de grandeza • É possível notar que não há uma correlação direta entre tamanho do genoma e complexidade do organismo 7 26/04/2015 Espécie Veado muntjac indiano Coala Gambá Girafa Camundongo Humano Ornitorrinco Búfalo Cachorro Rato viscacia vermelho Número de cromossomos 6 16 22 30 40 46 54 60 78 102 CROMOSSOMOS • São constituídos de cromatina, uma combinação de DNA e moléculas de proteínas • Não são visíveis na célula até que a divisão celular ocorra • O DNA de uma célula é compactado em um sistema elaborado, de enovelamento e dobramento • Histonas são proteínas utilizadas para compactar o DNA em eucarióticos • Nucleossomos são o DNA enrolados em torno de molécula de histonas 8 LM 26/04/2015 Cromossomos CROMOSSOMOS Interfase Fase mitótica Cromossomos homólogos (paterno e materno) 9 26/04/2015 CROMOSSOMOS Fase S (sintético) (síntese de DNA; duplicação do cromossomo) Interfase: metabolismo e crescimento (90% do tempo) G1 Citocinese (divisão do citoplasma) Fase mitótica (M): divisão celular (10% do tempo) G2 Mitose (divisão do núcleo) 10 26/04/2015 COMPACTAÇÃODOGENOMA Em linha reta 2 metros Equivalente a 40 km de linha em uma bola de tênis Dupla hélice do DNA TEM Histonas Nucleossomo Fibra de cromatina Cromossomos duplicados (cromátides irmãs) TEM Domínios em loop Centrômero 11 26/04/2015 Dupla hélice do DNA TEM Histonas Nucleossomo Fibra de cromatina Domínios em loop TEM Cromossomos duplicados (cromátides irmãs) Centrômero 12 26/04/2015 COMPACTAÇÃODOGENOMA COMPACTAÇÃODOGENOMA 13 26/04/2015 METILAÇÃO/ACETILAÇÃODEHISTONAS COMPACTAÇÃODOGENOMA 14 26/04/2015 Acetil Metil METILAÇÃO/ACETILAÇÃODEHISTONAS EUCROMATINA/HETEROCROMATINA • Vai depender do tipo celular que genes estarão ativos ou inativos Ativa Inativa 15 26/04/2015 CROMOSSOMOS ORGANIZAÇÃODEGENES 16 26/04/2015 ORGANIZAÇÃODEGENES • Total = 3,2 x 109 pb • Aprox. 20.000 genes codificam proteínas REGIÕESDEUMGENE Capazes de interagir com nutrientes 17 26/04/2015 INTRON/EXON • Recombinação de diferentes exons ou retenção de introns gera novas proteínas COMOEPORQUÊOSGENESSÃOREGULADOS • Cada célula somática em um organismo contém as mesmas instruções genéticas • Todos nós compartilhamos o mesmo genoma • Então, o que os torna diferentes? • Na diferenciação celular, as células se especializam em: • Estrutura • Função • Alguns genes são ligados e desligados no processo de regulação gênica 18 26/04/2015 PADRÕESDEEXPRESSÃOGÊNICAEMCÉLULAS DIFERENCIADAS • Na expressão gênica • Um gene é ligado e transcrito em RNA • O fluxo de informação vai • Genes para proteínas • Genótipo para fenótipo • A informação flui do DNA para o RNA para proteínas • As grandes diferenças entre as células de um organismo deve resultar da expressão seletiva dos genes REGULAÇÃOGÊNICANASCÉLULASEUCARIÓTICAS • As células eucarióticas possuem mecanismos de regulação gênica mais complexas com vários pontos onde o processo pode ser regulado, como mostrado nessa analogia de um sistema de abastecimento de água com várias válvulas de controle ao longo do caminho 19 26/04/2015 Cromossomo Desempacotamento do DNA DNA Gene Cromossomo Desempacotamento do DNA DNA Gene Transcrição do gene Intron Exon RNA transcript 20 26/04/2015 Cromossomo Desempacotamento do DNA DNA Gene Transcrição do gene Intron Processamento do RNA Exon RNA transcript Flow do mRNA Cap através do Tail envelope nuclear mRNA no núcleo mRNA no citoplasma Núcleo Citoplasma Cromossomo Desempacotamento do DNA DNA Gene Transcrição do gene Intron Processamento do RNA Exon RNA transcript Flow do mRNA Cap através do Tail envelope nuclear mRNA no núcleo mRNA no citoplasma Núcleo Citoplasma Quebra do mRNA 21 26/04/2015 Cromossomo Desempacotamento do DNA DNA Gene Transcrição do gene Intron Exon RNA transcript Processamento do RNA Flow do mRNA Cap através do Tail envelope nuclear mRNA no núcleo mRNA no citoplasma Núcleo Citoplasma Quebra do mRNA Tradução do mRNA Polipeptídeo Cromossomo Desempacotamento do DNA DNA Gene Transcrição do gene Intron Exon RNA transcript Processamento do RNA Flow do mRNA Cap através do Tail envelope nuclear mRNA no núcleo mRNA no citoplasma Núcleo Citoplasma Quebra do mRNA Tradução do mRNA Polipeptídeo Várias mudanças no polipeptídeo Proetína ativa 22 26/04/2015 Cromossomo Desempacotamento do DNA DNA Gene Transcrição do gene Intron Exon RNA transcript Processamento do RNA Flow do mRNA Cap através do Tail envelope nuclear mRNA no núcleo mRNA no citoplasma Núcleo Citoplasma Quebra do mRNA Tradução do mRNA Polipeptídeo Várias mudanças no polipeptídeo Proetína ativa Quebra da proteína Descompactação do DNA 23 26/04/2015 Descompactação do DNA Transcrição Descompactação do DNA Transcrição Processamento do RNA Transporte do RNA 24 26/04/2015 Descompactação do DNA Transcrição Processamento do RNA Transporte do RNA Tradução Ativação da proteína Quebra da proteína DogmaCentraldaBiologiaMolecular O fluxo da informação é unidirecional Refutação definitiva da herança dos caracteres adquiridos 25 26/04/2015 •A origem do molde do DNA ou fita codificante é 3’ ‐ 5’ •Isso determina a orgem da fita do mRNA (5’ ‐ 3’) porque o molde do DNA é complementar à fita do mRNA 26
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