organização do genoma e variação individual · transcrição descompactação do dna transporte...

26/04/2015

1

Organização do genoma e variação individual

José Francisco Diogo da Silva Junior – Mestrando CMANS/UECE

PLASTICIDADECELULAR

26/04/2015

2

PLASTICIDADECELULAR

PLASTICIDADECELULAR

26/04/2015

3

COMPOSIÇÃODODNA

ESTRUTURADODNA

Interação com proteínas Fatores de transcrição

26/04/2015

4

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)

26/04/2015

5

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)

26/04/2015

6

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

26/04/2015

7

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

26/04/2015

8

Espécie Número de cromossomos

Veado muntjac indiano

Gambá

Coala

Humano

Camundongo

Girafa

Búfalo

Cachorro

Rato viscacia vermelho

Ornitorrinco

102

78

60

54

46

40

30

22

16

6

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

26/04/2015

9

Cromossomos

LM

CROMOSSOMOS

Interfase Fase mitótica

Cromossomos homólogos (paterno e materno)

26/04/2015

10

CROMOSSOMOS

Citocinese(divisão do citoplasma)

Mitose(divisão do núcleo)

Fase mitótica (M):divisão celular(10% do tempo)

Interfase: metabolismo ecrescimento (90% do tempo)

Fase S (sintético)(síntese de DNA; duplicação do cromossomo)

G1 G2

26/04/2015

11

COMPACTAÇÃODOGENOMA

Em linha reta 2 metros

Equivalente a 40 km de linha em uma bola de 

tênis

Cromossomos duplicados(cromátides irmãs) T

EM

Fibra de cromatina

Domínios em loop

TE

M

Centrômero

Nucleossomo

Histonas

Dupla hélice do DNA

26/04/2015

12

TE

M

Nucleossomo

Histonas

Dupla hélice do DNA

Cromossomos duplicados(cromátides irmãs)

TE

M

Fibra de cromatina

Domínios em loop

Centrômero

26/04/2015

13

COMPACTAÇÃODOGENOMA

COMPACTAÇÃODOGENOMA

26/04/2015

14

METILAÇÃO/ACETILAÇÃODEHISTONAS

COMPACTAÇÃODOGENOMA

26/04/2015

15

METILAÇÃO/ACETILAÇÃODEHISTONASMetil

Acetil

EUCROMATINA/HETEROCROMATINA

• Vai depender do tipo celular que genes estarão ativos ou inativos

Ativa Inativa

26/04/2015

16

CROMOSSOMOS

ORGANIZAÇÃODEGENES

26/04/2015

17

ORGANIZAÇÃODEGENES

• Total = 3,2 x 109  pb

• Aprox. 20.000 genes codificam proteínas

Capazes de interagir com nutrientes

REGIÕESDEUMGENE

26/04/2015

18

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

26/04/2015

19

PADRÕESDEEXPRESSÃOGÊNICAEMCÉLULASDIFERENCIADAS• 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

26/04/2015

20

DNA

Desempacotamentodo DNA

Cromossomo

Gene

Transcrição do gene

RNA transcript

Intron Exon

DNA

Desempacotamentodo DNA

Cromossomo

Gene

26/04/2015

21

Flow do mRNAatravés doenvelope nuclear

Processamentodo RNA

mRNA no núcleoTailCap Núcleo

Transcrição do gene

RNA transcript

Intron Exon

DNA

Desempacotamentodo DNA

Cromossomo

Gene

mRNA no citoplasmaCitoplasma

Quebra domRNA

Processamentodo RNA

mRNA no núcleoTailCap Núcleo

Transcrição do gene

RNA transcript

Intron Exon

DNA

Desempacotamentodo DNA

Cromossomo

Gene

Citoplasma

Flow do mRNAatravés doenvelope nuclear

mRNA no citoplasma

26/04/2015

22

Traduçãodo mRNA

Polipeptídeo

Quebra domRNA

Processamentodo RNA

mRNA no núcleoTailCap Núcleo

Transcrição do gene

RNA transcript

Intron Exon

DNA

Desempacotamentodo DNA

Cromossomo

Gene

Citoplasma

Flow do mRNAatravés doenvelope nuclear

mRNA no citoplasma

Várias mudançasno polipeptídeo

Proetína ativa

Traduçãodo mRNA

Polipeptídeo

Quebra domRNA

Processamentodo RNA

mRNA no núcleoTailCap Núcleo

Transcrição do gene

RNA transcript

Intron Exon

DNA

Desempacotamentodo DNA

Cromossomo

Gene

Citoplasma

Flow do mRNAatravés doenvelope nuclear

mRNA no citoplasma

26/04/2015

23

Quebra daproteína

Várias mudançasno polipeptídeo

Proetína ativa

Traduçãodo mRNA

Polipeptídeo

Quebra domRNA

Processamentodo RNA

mRNA no núcleoTailCap Núcleo

Transcrição do gene

RNA transcript

Intron Exon

DNA

Desempacotamentodo DNA

Cromossomo

Gene

Citoplasma

Flow do mRNAatravés doenvelope nuclear

mRNA no citoplasma

Descompactação do DNA

26/04/2015

24

Transcrição

Descompactação do DNA

Transporte do RNA

Transcrição

Descompactação do DNA

Processamento do RNA

26/04/2015

25

Quebra da proteína

Ativação da proteína

Transporte do RNA

Tradução

Transcrição

Descompactação do DNA

Processamento do RNA

DogmaCentraldaBiologiaMolecular

O fluxo da informação é unidirecional

Refutação definitiva da herança dos caracteres 

adquiridos

26/04/2015

26

•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