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Monitoria de Biologia
Molecular
Universidade Federal de Ouro Preto
Instituto de Ciências Exatas e Biológicas
Departamento de Ciências Biológicas
Disciplina de Biologia Molecular (CBI 613)
Monitor: Bruno Jhônatan Costa Lima
Genes e Cromossomos
Monitoria de Biologia Molecular – CBI 613
Monitoria de Biologia Molecular – CBI 613
O que é GENE?
Gene-polipeptídeo?
Gene-enzima?
Gene-peptídeo?
Gene-fenótipo único?
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O que é GENE????
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Telômeros e centrômeros
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Íntrons e Éxons
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Arranjo (compactação) do DNA
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Histonas e nucleossomos
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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DNA plasmidial
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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DNA estrutura
• Base nitrogenada + ribose/desoxiribose +
grupo fosfato.
• Ligações: fosfodiéster é covalente e
precisa de enzima  endonuclease.
• Pontes de hidrogênio se desfazem pela
variação de entropia.
 ação da helicase.
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
• Dois sulcos
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Colinearidade DNA-RNA-Proteína
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Propriedades do DNA
• Sofre desnaturação em altas temperaturas
(rompe pontes de hidrogênio)
• Em pH fisiológico, é negativo devido aos
grupos fosfato.
• Metilação de histonas: torna a histona apolar
(metil não tem carga, e a histona é
predominantemente positiva) e permite o
“desenrolamento” da dupla fita de DNA.
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Replicação
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(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Replicação - Enzimas
• NUCLEASES
• DNA POLIMERASES
• HELICASES, TOPOISOMERASES, SSB
(proteínas de ligação do DNA de fita
simples)
• PRIMASES
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
• LIGASES
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(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Polimerases
• Polimerase I: função de reparo nos
processos
de
replicação
e
recombinação.
(fragmentos
de
Okazaki)
• Polimerase III: é a principal enzimas
envolvida no processo. Têm uma
estrutura mais complexa, com várias
subunidades com funções específicas.
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Por que isso é importante?
• PCR – Reação de Cadeia da
Polimerase
• Enzimas de restrição
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Mutação matriz de leitura
(inserções e deleções)
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Reparo
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Transposons
Figura
1.
Esquema
básico
de
um
processo de transposição. (1)
Seqüência contendo um gene codante
para uma transposase (cor roxa),
sequências terminais do transposon (cor
marela), um outro gene (cor verde) e
outras sequências de DNA não codantes
(íntrons). (2) Ação da transposase. (3)
Resultado da ação da transposase: um
transposon é inserido na sequência de
outro gene, de modo a posicionar-se
interrompendo a seqüência original do
mesmo. Fonte: ARCHIVE FOR THE
TRANSPOSONS (2011).
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Tipos de transposons
• Sequências de inserção (SI)  As SI`s
são os transposons mais simples
existentes, apresentando tipicamente
1kb de comprimento.
• Transposons
complexos

São
transposons que apresentam genes
que exercem funções além da
transposição.
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Transcrição
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Transcrição
• RNA polimerase DNA dependente:
• Envolvida na transcrição do DNA.
• Utiliza nucleotídeos tri‐fosfatados
(NTP) como substrato e depende de uma fita
molde antiparalela. Catalisa o ataque nucleo
fílico da hidroxila do carbono 3 da ribose
sobre o fosfato alfa do nucleotídeo a ser incor
porado na cadeia de polinucleotídeo.
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Processamento do RNA
• Cap 5’ (7 metilguanosina)
• Cauda poli-A 3’
(AAAAAAAAA...A)
• Splicing
– Splincing
– Splicing alternativo
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Splicing Alternativo
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Metabolismo de RNA
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Tradução
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Código Genético: Degenerado e
Universal
(Lehninger, 2006, 4ª Ed.)
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Tradução em eucariotos e procariotos
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RNAs envolvidos na síntese proteica
• mRNA carrega a sequencia de bases
necessária para a síntese proteica
• rRNA  é um constituinte estrutural e
funcional dos ribossomos.
• tRNA  carrega os aminoácidos que
serão
adicionados
às
proteínas
nascentes
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T-RNA Aminoaciltransferases
• Reconhecem o tRNA e ligam
aminoácido correspondente a ele
• Uma enzima por aminoácido.
o
• Ribossomo possui duas subunidades, a
menor e a maior.
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Procariotos versus eucariotos
• RNA policistrônico
(Operon)
• RNA monocistrônico
– Proteínas ligantes à
cauda poliA e proteínas
do complexo de iniciação
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Complexo de iniciação da tradução
• mRNA liga à subunidade
menor do ribossomo
• tRNA contendo a metformilada
liga-se
ao
complexo
• Ligação de fatores de
transcrição
• Subunidade maior reunese ao complexo.
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Elongação e término
• Elonga pela adição de novos
aminoácidos, sitio A livre (E-P-A)
• Até encontrar um códon de parada
(UAA, UGA, UAG)
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Síntese proteica - Etapas
1 – Ativação de aminoácidos  formação do
aminoacil-tRNA
2 – Iniciação  ligação da subunidade pequena e
do metionina-acil-tRNA no sítio AUG
3 – Elongação  o polipeptídeo nascente é
elongado pela ligação de novos aminoácidos
4 – Terminação  a parada na síntese se da pela
ligação à um stop codon e o polipeptídeo desligase
5 – Enovelamento e processamento pós
traducional
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Problemas???
• Sim!
• Erro na tradução (aminoacil t-RNA
incorreto, base incorreta)
• Proteína afuncional.
• Proteína com função anormal.
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Chaperonas
• Complexo proteico que auxilia na
“modelagem”
da
conformação
tridimensional das proteínas.
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Modificações pós-traducionais
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Proteassoma
• Depende da ubiquitinação.
• Atividade proteolítica.
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Degradação Proteica
• Lisossomal
• Cálcio-dependente (citosol,
associada ao citoesqueleto)
• Ubiquitina-proteassoma (citosol e
núcleo)
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Regulação da expressão gênica
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RNAi
• Mecanismo exercido por moléculas
de RNA complementares a mRNA, o
qual inibe a expressão gênica na fase
de tradução ou dificulta a transcrição
de genes específicos
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miRNA versus si RNA
miRNA
• Derivam
de
loci
genômico
distintos
(introns, exons, regiões
intergênicas)
• Loops
• Permanece
intacto
após cisão do mRNA
alvo (pode se ligar em
outras regiões)
• Conservado
organismos
entre
os
siRNA
•Derivam de mRNA de
transposons, vírus ou DNA
heterocromático
•Processados a partir de
grandes duplexes
•Raramente conservados
•siRNA
endógenos
especificam
autosilenciamento
(silenciamento do mesmo
locus) que o originou
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Estabilidade do mRNA
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Operon LAC
IPTG
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Operon Triptofano
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Operon flagelina
Flagelos
Constituídos pela
proteína flagelina
Salmonella
typhimurium
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de Biologia Molecular – CBI 613
Variação de Fase
Expressão dos Genes fljB e fljA
Repressor transcricional do Gene fliC
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Variação de Fase
Silenciamento dos Genes fljB e fljA
Expressão do Gene fliC
Frequência: a cada 1000 gerações
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