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Biologia Genômica 2º Semestre, 2017 Recombinação Homóloga e Sítio-Específica Prof. Marcos Túlio [email protected] Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias de Jaboticabal Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas de S.J.R.P. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”

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Biologia Genômica

2º Semestre, 2017

Recombinação Homóloga e Sítio-Específica

Prof. Marcos Túlio

[email protected]

Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias de Jaboticabal

Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas de S.J.R.P.

Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”

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Aula Passada - Reparo de DNA

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Recombinação

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Recombinação para Reparo

Double-Strand

DNA Breaks

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NHEJ

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Recombinação

Homóloga

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Recombinação

Homóloga

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Recombinação

Homóloga

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Recombinação Homóloga - Reparo

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Sistema RecBCD de E. coli

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Sistema RecBCD de E. coli

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Invasão de ssDNA - RecA de E. coli

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Invasão de ssDNA - RecA de E. coli

Yu et al., 2001. PNAS 98:8419–24

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Invasão de ssDNA - RecA de E. coli

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Invasão de ssDNA

- RecA de E. coli

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Migração de ssDNA - RuvAB de E. coli

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Migração de ssDNA - RuvAB de E. coli

https://www.sheffield.ac.uk/mbb/ruva/ruva-040

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Resolução - RuvC de E. coli

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Recombinação

Meiótica

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Recombinação

Meiótica

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Troca de Sexo? Só levedura mesmo...

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Troca de Sexo? Só levedura mesmo...

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Recombinação Homóloga - Resumo

Rad54, Rad5, BLM, WRN,

RECQ1, RECQ5, FANCM, etc. RecG

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Embaralhando o Genoma...

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Recombinação Sítio-Específica

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Recombinação Sítio-

Específica

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Serina e Tirosina Recombinases

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Integrase do Bacteriófago Lambda

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Hin

Recombinase

de Salmonella

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XerCD Recombinase de E. coli

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XerCD Recombinase de E. coli

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XerCD Recombinase de E. coli

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Transposição

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Transposição

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Cut and Paste

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Retrotransposons/

Retrovirus

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Retrotransposons/Retrovirus

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Recombinação/

Reparo e Evolução

de Genomas

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Mecanismos de duplicação gênica

Brown, 2002. Genomes, 2nd ed.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21112/

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Brown, 2002. Genomes, 2nd ed.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21112/

Mecanismos de duplicação gênica

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8.8 Morphological Complexity Evolves by Adding New Gene Functions

FIGURE 17: Common eukaryotic proteins are

concerned with essential cellular functions

FIGURE 18: Increasing complexity in eukaryotes is accompanied by

accumulation of new proteins for transmembrane and extracellular functions

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Famílias de Genes/Proteínas

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8.10 Globin Clusters Arise by Duplication

and Divergence

FIGURE 20: Each of the alpha-like and beta-like globin gene families is organized

into a single cluster that includes functional genes and pseudogenes (psi)

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8.10 Globin Clusters Arise by Duplication and Divergence

FIGURE 21: Different

hemoglobin genes are

expressed during

embryonic, fetal, and

adult periods of

human development

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8.10 Globin Clusters Arise by Duplication

and Divergence

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8.10 Globin Clusters Arise by Duplication and Divergence

FIGURE 22: Seven mouse genes include two early embryonic genes, one

late embryonic gene, two adult genes, and two pseudogenes

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8.11 Pseudogenes Are Nonfunctional

Gene Copies

• Some pseudogenes may gain functions different from

those of their parent genes, such as regulation of gene

expression, and take on different names.

FIGURE 23: Many

changes have

occurred in a beta-

globin gene since it

became a

pseudogene

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FIGURE 24: Most human RP pseudogenes are of recent origin; many are

shared with the chimpanzee but absent from rodents

Adapted from S. Balasubramanian, et al., Genome Biol. 20 (2009): R2.

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Genes Homeobox

Brown, 2002. Genomes, 2nd ed.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21112/

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Exon/Domain Shuffling

Brown, 2002. Genomes, 2nd ed.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21112/

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Exon Shuffling

Brown, 2002. Genomes, 2nd ed.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21112/

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Exon/Domain Shuffling

Brown, 2002. Genomes, 2nd ed.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21112/

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Brown, 2002. Genomes, 2nd ed.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK2

1112/

Duplicação de genomas inteiros

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Genoma de Plantas = Bagunça!

http://chibba.agtec.uga.edu/duplication/

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FIGURE 13: DNA content of the haploid genome increases with morphological

complexity of lower eukaryotes, but varies among higher eukaryotes

Genoma de Plantas = Bagunça!

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Hipótese 2R de duplicação do genoma de

vertebrados

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Da mitocôndria para o núcleo: NUMTs

Bhazkani-Covo et al., 2010. Molecular

Poltergeists: Mitochondrial DNA

Copies (numts) in Sequenced Nuclear

Genomes. PLoS Genetics, e:1000834.

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Do cloroplasto para

o núcleo, eu até

entendo, mas do

cloroplasto de uma

alga para o núcleo

de um animal…

Rumpho et al., 2011. J Exp Biol, 214:

3003-11.

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Evolução de Blocos de Genes:

Inversões Cromossômicas

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Evolução de Blocos de

Genes:

Inversões Cromossômicas

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Evolução de Blocos de Genes:

Inversões Cromossômicas

Ananina et al., 2004. GMB, 27:61-69.