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Prof. Odir A. Dellagostin

Organização Gênicade Eucariotos

Classificação dos seres vivos

Domínio Eukarya

�Reinos

� Protistas (protozoários e leveduras)

� Fungi (fungos)

� Plantae (vegetais)

� Animalia (animais)

O que é um GENE?�Segmento de DNA que codifica

para a produção de um polipeptídeo ou uma molécula de RNA estável.

Estrutura e expressão de um gene eucariótico

Tamanho médio dos genes� E. coli – 0,9 kb

� S. cerevisiae – 1,4 kb

� D. melanogaster – 11,3 kb

� H. sapiens – 19,2 kb

Algumas informações sobre íntrons

� 3,7 íntrons por kb de região codificadora� No homem o número médio é de 5 íntrons por

gene� 94 % dos genes contém íntrons� O tamanho médio dos íntrons é de 125 pb� O tamanho médio dos éxons é de 90 a 120 pb

(30 a 40 aa)

Genomas Eucarióticos – Aspectos Gerais� Genoma nuclear (gDNA)� Genoma de organelas (mtDNA e ctDNA)� Geralmente diplóides (2 conjuntos de cromossomos)� Podem ser haplóides (leveduras e alguns fungos) ou

poliplóides (3 ou mais cópias de cada cromossomo)Examples of Polyploid CropsTriploid crops: banana, apple, ginger, watermelon, citrus[9]

Tetraploid crops: durum or macaroni wheat, maize, cotton, potato, cabbage, leek, tobacco, peanut, kinnow, PelargoniumHexaploid crops: chrysanthemum, bread wheat, triticale, oat, kiwifruit[10]

Octaploid crops: strawberry, dahlia, pansies, sugar cane

Conteúdo de DNA por genoma haplóide (Valor C)

Paradoxo do Valor C� É a impossibilidade de correlacionar o

tamanho do genoma (valor C) com a complexidade das características morfológicas, fisiológicas e comportamentais do organismo.

� Diferentes genomas apresentam quantidades de seqüências repetidas

Geração de múltiplas cópias de RNA a partir de um único gene

Gene da proteína 4.1 de eritrócitos humanos

Número de proteínas ≠ número de genes

Complexidade dos genomasOrganismo Fração do Genoma

ocupada pelos Genes

Densidade gênica (kb/gene)

E. coli 90% 1,1

Levedura 72% 2,1

Drosophila 13,4% 9

Homem 3% 50

Cinética de renaturação de um genoma eucariótico

Famílias gênicas� 25 a 50% dos genes são de cópia única� Família gênica: > 40 % de identidade (parálogos )

� Genes que codificam tRNAs: > 1300 cópias no homem� Genes que codificam rRNA (rDNA): de 100 a 200

cópias por genoma� Genes que codificam histonas: 300 a 1.000 cópias

Seqüência de DNA repetitivo� Fração de reassociação rápida

� DNA de seqüência simples� Seqüência curta (5 a 10 pb) repetida milhares de

vezes, em tandem. Representa 10 a 15% do DNA

� Fração de reassociação intermediária� Transposons� Retrotrasposons� Retroposons

� LINES� SINES

Retrotransposons (similares a retrovírus)

� Possuem LTRs – 500 pb� Tamanho de 5 a 9 kb – 8,3% do genoma� Possuem o gene gag (capsídio) e o pol (polimerase)

Retroposons (similares a mRNA celular)

� LINES (> 10.000 cópias, > 5 kb, codificam para transposase, transpõem com freqüência, 20% do genoma humano)

� SINES (> 100.000 cópias, < 500 pb, não codificam para transposase, transpões com freqüência, 13,6% do genoma)

Seqüenciamento de Genomas� Projeto Genoma

Humano

� Saccharomyces cerevisiae

� Caenorhabditis elegans

Mapeamento do genoma� Mapa Citogenético (FISH)

� Mapa Genético (genealogia)

� Mapa Físico (Clonagem e

caracterização de fragmentos)

Mapeamento físico de um genoma

Construção do mapa físico� Clonagem de todo o genoma

� Fragmentos de 300 kb a 1 Mb – YACs (cromossomos artificiais de leveduras)

� Fragmentos de 35 a 300 kb – BACs (cromossomos artificiais de bactérias)

� Fragmentos de até 45 kb – Cosmídios (hibridos entre plasmídios e fagos, os quais possuem sítios “cos”)

� Fragmentos de até 10 kb – Plasmídios� Obtenção de Contigs (sequência contínua de DNA obtida através do alinhamento de

pequenos fragmentos)

� Análise da seqüência de nucleotídeos e identificação de ORFs

Análise do genoma funcional� Genes ortólogos� Obtenção do proteoma virtual� Obtenção do proteoma real

� Proteínas ortólogas� Proteínas espécie-específicas

� Análise de ESTs (Expressed Sequence Tags)� Transcriptoma� SNPs (Single-nucleotide polymorphisms)

Riedel, K. (2006)

Fields, S. Science (2001) 291(5507):1221.

Obtenção de ESTs representativas de um gene transcrito

Genomas de Organelas� Mitocôndrias - mtDNA

� Plastídios

� Cloroplastos

� Cromoplastos

� Amiloplastos

� Elaioplastos

ctDNA