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Genética Molecular e Humana

Teórica 15

2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

Sumário:

T162

Capítulo XIX. Genómica Mapas físicos, citológicos e genéticos dos cromossomas. O projecto do genoma humano Função genómica determinada por ensaios de RNA e proteínas Genómica comparativa

Genómica

Subdisciplina da genética que foca a estrutura e função da totalidade dos genomas.

Genómica

Genómica estrutural—o estudo da estrutura do genoma

Genómica Funtional—o estudo da função do genoma

Genómica Comparativa—o estudo da evolução do genoma

Proteómica—a determinação da estrutura e função de todas as proteínas do indivíduo

2/Maiol/2013T16

4Genética Molecular e Humana MJC

© John Wiley & Sons, Inc.

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Em Maio de 2008 havia > 2000 virus 1325 plasmideos 1373 mitochndrias 131 cloroplastos 109 archaea 687 eubacteria 23 eukaryotas

Hoje há mais. Podem verifical em GOLD www.genomesonline.org

Bioinformatica é essencial

© John Wiley & Sons, Inc.

Mapas Genéticos, Citológicos, e Físicos dos

cromossomasA localização cromossómica dos genes e outros marcadores moleculares podem ser mapeadas com base em: frequências de recombinação, posições relativas a características citológicas ou por distância física.

Os vários tipos de mapas

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Mapas de Correlação Mapas Genéticos baseados em frequências de

recombinação.

Mapas Citológicos baseados em padrões de coloração com diferentes corantes.

Mapas físicos baseados em distâncias moleculares.

Marcadores Âncora mapeados genéticamente e físicamente e usados para correlacionar os mapas.

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(RFLPs)

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Correlação de RFLP e mapa citológico do

cromossoma humano 1

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Mapas Citogenéticos

Padrões de bandas com diferentes corantes.

Fluorescent in situ hybridization (FISH) pode ser usado para detectar sequências específicas no mapa citogenético.

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Mapas Físicos: Baseados nas sequências

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Em Suma

Os mapas mais completos incluem informação correlacionada dos vários tipos de mapas (genéticos, citológicos e físicos).

Existem mapas bastante completos para vários organismos vivos incluindo os Humanos.

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O Projecto do genoma Humano

Os 24 cromossomas humanos têm mapas genéticos, citogenéticos e físicos disponíveis com a sequência de nucleótidos totalmente determinada.

Mapa Anotado de um segmento de 4 Mb do

Cromossoma 1

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Classificação Funcional dos Genes Humanos

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Homologia das Proteínas Humanas

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O Genoma Humano

1 gene por 145 kb (mas há clusters). Um gene humano tem em média 27,000 bp e 9

exões. Exons são 1.1% do genoma, intrões 24%, e

75% do genoma é DNA intergénico. 44% do DNA inetrgénico é derivado de

elementos transponíveis.

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Genes Humano

Há 22,287 genes codificadores de proteína.

O resto codifica (rRNA, tRNA, snRNA, miRNA).

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Projecto ENCODE: Identificação de Elementos não Génicos

Funcionais

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HapMap

Os polimorfismos de nucleótidos simples ou single-nucleotide polymorphism (SNP) representam uma substituição num único par de bases.

A maioria dos SNPs são em regiões não codificantes. Entre dois indivíduos, há um SNP em cada 1200 pares

de bases. Os SNPs podem ser detetados usando tecnologias de

chip gene. Um haplotipo é um conjunto de SNPs no mesmo

cromossoma que tende a ser herdado em conjunto.

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Haplotipos

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Microarrays

Permitem estudos de expressão de todos os genes de um organismo em simultâneo.

Análise de Dot Blot

Sondas específicas para cada gene são aplicadas num substrato.

Preparações de cDNA são hibridizadas com a membrana.

O cDNA marcado fica ligado e é observada a hibridização.

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Microarrays (Chips Genéticos)

Um Microarray contem milhares de sondas de hibridização que representam o genoma da espécie.

As sondas fixas no substrato são hibridizadas com amostras de cDNA fluorescentes.

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Chips de Genes

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Proteína Verde Fluorescente (GFP) como Reporter

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Em Suma Após conhecida a sequência genética do genoma as

questões voltam-se para a expressão espacial (nos vários tecidos) e temporal dos genes no organismo.

Os Microarrays permitem estudar a expressão de milhares de genes simultâneamente.

Genes quiméricos conjugando o gene de interesse com a proteína fluorescente verde (GFP) podem ser usados para determinar a localização da expressão de um gene na célula.

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Genómica Comparativa

Comparação de sequências genómicas de várias espécies para melhor compreensão das suas relações taxonómicas e evolução das moléculas em questão.

Bioinformática

Recolha, manipulação, armazenamento e classificação de informação biológica (particularmente sequências de DNA e porteínas).

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BLAST algoritmo para comparação de sequências

GenBank.

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Programas e algoritmos para determinação de ORFs (Open

Reading Frames)

Só a leitura na posição 5 pode corresponder a uma zona pertencente a uma ORF maior.Todas as outras incluem codões de terminação.

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Caracterísicas genéticas utilizáveis em bioinformática

ORFs Locais de Splicing de Intrões Outras sequências reguladoras.

Factores específicos Composição em bases Definição de Codões Elementos reguladores

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Alinhamentos Múltiplos(Programa GCG “PileUp”)

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GenesHomólogos

Homólogos genes semelhantes por serem resultantes de um ancestral comum.

Parálogos são homológos dentro da espécie.

Ortólogos são genes homólogos em espécies diferentes.

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Genomas Procariotas

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Genoma de E. coli

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Genomas Mitocondriais

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Genoma das mitocôndrias humanas

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Genomas Eucariotas Saccharomyces cerevisiae

Completado em 1996 12,068 kb 5885 genes codificadores de proteínas, 140 rRNAs,

40 snRNAs, e mais de 200 tRNAs Outros Genomas eucariotas

Caenorhabditis elegans (1998) Drosophila melanogaster (2000) Arabidopsis thaliana (2000) Homo sapiens (2001)

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Resultados das comparações

Densidade genética varia muito em eucariotas. Com o aumento da complexidade em termos de

desenvolvimento diminui a densidade genética. Genomas maiores têm mais

DNA repetitivo Intrões maiores Regiões intergénicas maiores.

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Os Genomas dos cereais

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Análise comparativa de cromossomas de mamíferos

A técnica de Zoo-FISH permite comparar cromossomas de diferentes espécies.

Há conservação da sintenia (posição dos genes no cromossoma) nos cromossomas de mamíferos. Isto nota-se pela: Conservação de grandes segmentos dos

cromossomas Junção de segmentos de cromossomas diferentes.

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Cromossomas inteiros conservados

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Grandes segmentos cromossómicos conservados

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Novas sintenias produzidas por fusão de cromossomas

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Em Suma

A genómica comparativa revela nova informação sobre as relações entre os vários grupos taxonómicos.

A Bioinformática é a ciência que armazena, compara e extrai informação de sistemas biológicos especialmente de sequências de DNA e proteínas.

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Em Suma

Os organismos eucariotas com complexidade maior nos seus genomas têm uma proporção diminuida de genes codificadores de proteínas aumentando a quantidade de DNA não codificadora e com função desconhecida.

A genómica comparativa tem revelado uma conservação importante na sintenia de espécies eucarióticas próximas tais como mamíferos e cereais.

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Recursos

Capítulos 15 do Snustad 5ª Edição.

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