Ácido Nucleicos e Cromatina

MSc Thiago Silva Frauches

Uma Breve História

• 1865 – Trabalhos de Mendel• 1868 – Descoberta da Nucleína• 1903 – A herança cromossômica • 1928 – Descoberta do Princípio Transformante

As Evidências• Correlação entre os padrões de transmissão de

genes e o comportamento dos cromossomos durante a reprodução sexual

• A maior parte do DNA de uma célula está situada nos cromossomos

• As células somáticas contêm duas vezes mais DNA do que as células germinativas

• A composição molecular do DNA é a mesma em todas as células de um organismo

• O DNA é mais estável

O Experimento de Griffith

• 1944 – Descoberta da Natureza do Princípio Transformante

• 1952 – A Comprovação

Experimento de Avery, MacLeod e McCarty

• 1953 – Elucidação da Estrutura do DNA– Difração de Raio-X de Franklin e Wilkins– Regra de Chargaff

Funções do Material Genético

• Função genotípica – replicação • Função fenotípica – expressão gênica• Função evolutiva – mutação

• RNA também pode estocar a informação genética

• E os príons?

A Estrutura do DNA e do RNA

• A natureza das subunidades químicas no DNA e no RNA– Nucleotídeos

• Grupo fosfato• Pentose• Base nitrogenada

• Purinas – Adenina e Guanina• Pirimidinas – Citosina, Timina e

Uracila

O DNA

• O DNA se apresenta como uma dupla hélice• Os nucleotídeos são unidos por ligações

fosfodiéster

• Os filamentos da dupla hélice são mantidos juntos por pontes de hidrogênios

• O pareamento de bases é específio: A-T e C-G• A-T – duas pontes H• C-G – três pontes H• Os filamentos são complementares e

antiparalelos

A diversidade da Forma

• DNA B – condições fisiológicas• DNA A – Alta concentração de sais ou em

estado desidratado• DNA Z – formado por pares alternantes G-C e

C-G

• Super-hélices – formada pela espirilação excessiva do DNA.

• Super-helicoidização positiva e negativa

O RNA

• Geralmente são filamentos simples helicoidais• Constituição de bases: A, G e C, U• Pareamento: A-U e G-C• Possuem funções diversas

Os tipos de RNA

• mRNA – transferência da informação genética

• tRNA – transferência de aminoácidos para o complexo mRNA/ribossomo

• rRNA – parte integrante dos ribossomos

Outros Tipos

• hnRNA – precursores de mRNA e outros tipos de RNA

• snRNA – participam de diversos processos nucleares e do splicing de pré RNAs

• snoRNA – processamentos e modificações químicas de rRNA

• scRNA – seleção de proteínas para secreção

Estrutura Cromossômica de Procariontes e vírus

• São monoplóides – possuem 1 conjunto de genes

• Possuem 1 único cromossomo circular – DNA ou RNA

• Genoma compactado e organizado em domínios super-helicoidizado negativamente de forma independente

Estrutura Cromossômica de Eucariontes

• Possuem dois conjuntos completos de genes• DNA de maior grandeza• DNA organizado em pares de cromossomos

lineares individuais

Constituição da Cromatina

• RNA• DNA• Proteínas Básicas – histonas• Proteínas ácidas – não histônicas

Histonas

• Possuem papel estrutural na cromatina• Se subdividem em 5 classes: H1, H2a, H2b, H3

e H4• Protamina• Nucleossomos

Proteínas não Histônicas

• Formadas por um grupo heterogênio• Apresentam diversidade conforme o tipo

celular• Não participam da compactação do DNA• Talvez estejam envolvidas em processos de

regulação da expressão gênica

Os níveis de compactação do DNA• 1º Nível de compactação

• 2º nível de compactação – fibras de cromatina

• 3º nível – ???

Centrômeros

• Centrômeros– Em humanos – sequênciasatélite

Telômeros

• Características:– São sequências curtas de nucleotídeos em

repetições encontradas nas extremidades dos cromossomos

– 5’T1-4 A1-0 G1-8 – em humanos TTAGGG– O número de repetições é altamente variável

Telômeros

• Funções:– Impedem o ataque de desoxirribonucelases– Evitam a fusão de outras moléculas de DNA às

pontas– Facilitam a replicação das pontas das moléculas

lineares de DNA sem perda de material

Sequências Repetidas de DNA

• São agrupadas em 3 classes:– Sequências únicas de DNA – 1 a 10 cópias

p/genoma– Sequências moderadamente repetidas – 10 a 105

cópias p/genoma– Sequências altamente repetidas – mais de 105

cópias p/genoma

• Sequências únicas de DNA – 50% em humanos– A maioria dos genes que codificam proteínas e

sequências reguladoras da expressão gênicas

• Sequências moderadamente repetitivas– 45% em humanos– Geralmente intercalam segmentos com

sequencias de cópia únia– Podem ser formadas por repetições do mesmo

gene– Elementos transponíveis

• LINE• SINE• LTR• Transposons

• Relevância dos transposons– Inserções podem provocar mudanças fenotípicas• Acolinesterasemia• Neurofibromatose• Hipercolesterolemia• talassemia

• Sequências altamente repetitivas– Estão presentes na região dos centrômeros e

telômeros– Função???