Bibliografia:

Genes VII - Benjamin Lewin

Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha

Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)

Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva

Instituto de Química- USP

Elementos Genéticos em Bactérias

Elementos Genéticos

Cromossomo: Longo, usualmente circular, dupla-fita

Plasmídio: pequeno, usualmente circular, dupla-fita

Elemento transponível: DNA dupla-fita, inserido no cromossomo ou no plasmídio e que pode se transferir de lugar

Bacteriófago: DNA fita simples ou dupla-fita

Cromossomo de E.coli

4,6 x 106 pares de bases

Circular

Uma origem de replicação (Ori C)

Totalmente sequenciado

CromossomoE.coli

Plasmídios

Elementos genéticos móveis extracromossomais

Capacidade de se auto-replicar

Tamanho variado: 1000 a 200000 pares de bases

Multicópia ou cópia única

Confere vantagens adaptativas

Transposons

Seqüências de DNA que codificam a enzima transposase

Capacidade de se transferir (transposição): cópia idêntica é inserida em outro sítio genômico

Transposons simples (Sequências de Inserção):codificam apenas a transposase

Transposons complexos: transposase + outros genes (ex: resistência a antibióticos)

Bacteriófagos

Ciclo Lítico

Ciclo Lisogênico (Prófago)

Ciclo lítico

Ciclo lisogênico

Ciclo lítico

Transferência do material genético em bactérias

Transformação

Transformação

Transformação

Transformação

Transdução

Conjugação: transferência de plasmídeo

Cromossomos Eucarióticos: Compactação do Material

Genético

Bibliografia:

Genes VII - Benjamin Lewin

Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha

Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)

Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva

Instituto de Química- USP

Compactação do Material Genético

Organismo / Compartimento

Forma Dimensões Tamanho do DNA

Número de bases

Fago T4 iscosaedro 0,065x0,10um 55um 170 000

E.coli cilindro 1,7 x 0,65 um 1,3 mm 4,6 x 106

Mitocondria Humana

esferóide 3 x 0,5um 50um

10 dsDNA

16 000

Núcleo Humano esferóide 6um diametro 1,8m

46 cromossomos

6 x 109

(diplóide)

Número normal de cromossomos em alguns organismos

Empacotamento do DNA do

bacteriófago lambda

Pré- Capsídeos Vazios

Partícula Madura

Dupla hélice de DNA:

Watson-Crick, 1953

Sulco maior

Sulco menor

enrolado

superenrolado

Conformação tridimensional do DNA circular fechado

DNA circular superespiralado

DNA circular relaxado

Quebra em uma das cadeias da dupla-fita

Superenrolamento para anular a tensão criada pela abertura da hélice

Superenrolamento crescente

Superenrolamento positivo

Superenrolamento negativo

Introdução de superhélice negativa pela DNA girase: uma topoisomerase de E.coli.

Brometo de Etídio

Eletroforese de DNA em gel de agarose

DNA totalmente superenrolado

DNA relaxado

Diferentes graus de superenrolamento após tratamento com topoisomerase

Eletroforese de DNA em gel de agarose corado com EtBr

Compactação de Genomas Procarióticos

O material genético apresenta-se organizado de forma compacta ocupando 1/3 do volume total da célula bacteriana Nucleóide

Densidade do DNA na célula bacteriana é alta:

10mg /ml !!!!

Nucleóide expelido de um

célula bacteriana lisada:

Alças de uma fibra

Nucleóide da Bactéria

Empacotamento do

genoma bacteriano

Proteínas com caráter básico estão envolvidas na organização da fibra compacta e na formação das alças do nucleóide

Compactação de Genomas Eucarióticos

Proteínas nucleares específicas + DNA

Cromatina

Eucromatina Heterocromatinamenos compactada mais compactada

Cromossomos Estado mais condensado na Mitose ou Meiose

Heterocromatina

Citoplasma

Heterocromatina

Nucléolo

Corte de um núcleo corado com Feulgen

Cromossomo mitótico

Cromátides irmãs

Centrômero

Telômero

Telômero

Cromossomo Artificial de Levedura (YAC)

Centrômero

Telômero

Sequencia para Replicação Autônoma

Replicação dos Telômeros

Cromossomos desprovidos de histonas: arcabouço de proteínas no qual as alças do DNA estão ancoradas

Níveis de Compactação da Cromatina

Razão de compactação ~7000

Razão de compactação ~1000-2000

Fibra de 30nm

Cerne de histonas do nucleossomo

DNA de ligação dos nucleossomos

Enrolamento helicoidal da fibra de 30nm: 6 nucleossomos por volta organizados radialmente

Estrutura Molecular da Cromatina:Nucleossomos

Eletroforese em gel de agarose

Estrutura Molecular da Cromatina:Nucleossomos

Nucleossomo: DNA organizado em duas voltas

Geração da partícula central do Nucleossomo através da digestão completa com nuclease

Histonas:

Proteínas com caráter básico (carga +) que interagem com o DNA (carga -)

Nucleossomo

Organização das histonas no nucleossomo

Não replicado

Replicado

Mecanismo de Montagem dos Nuclessomos na Replicação

No nucleossomo segmentos do DNA podem ser aproximados

As caudas N-terminais das histonas podem ser modificadas covalentemente de modo reversível:

Fosforilação, acetilação, metilação ou ubiquitinação

Alteração funcional do octâmero de histonas levando a mudançãs estruturais da cromatina na transcrição e na replicação

Acetilação ou metilação da lisina ou fosforilação da serina reduz a carga líquida das histonas

Modelo para Transcrição na Presença de Nucleossomos