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Definições:
• Genoma: Conjunto completo de genes e dassequências de DNA de um organismo
• Transcriptoma: Conjunto completo de genesexpressos sob certas condições
• Proteoma: Conjunto completo de proteínas
O número total de genes é conhecido para algumas espécies
Em eucariotos parece não existir uma relação entre o tamanho do genoma e o nº de genes dos organismos.
O número de diferentes tipos de genes de um organismo em geral é menor que o número total de
genes deste organismoGrande parte dos genes são agrupados em famílias,
de acordo com a sequência de seus exons.
Espécies mais complexas evoluem pela adição de novos genes
?
✓ A comparação da sequência do genoma humano com as sequênciasencontradas em outras espécies, revela características do processo evolutivo.
Metabolismo básico, replicação, transcrição e tradução
Organelas, componentes do citoesqueleto
Diferenciação dos tecidos
Poucos codificam para enzimas –origem ancestral
CaracterísticasCromossomo único → dsDNA circular
Replicon
Exceções Lineares
Streptomyces lividans Rhodococcus fasciens
Parasitas intracelulares obrigatórios: genoma de até 1,5 Mb
Redução do nº de genes (metabolismo e regulação da expressão)
Mycoplasma genitalium - ~ 470 genes 580Kb
O tamanho do genoma é proporcional ao número de genes.
Características
Características
Dupla fita circular
Autoduplicação > replicon
Genoma compacto (estrutura quase que exclusivamente composta por genes)
Ausência de introns (exceções)
Presença de cromossomos acessórios > plasmídeos
Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari
Características
• Co-orientação da transcrição e da replicação dos genes
(as unidades transcricionais mais ativas estãoorientadas em relação à origem de replicação)
• Replicação bidirecional → sítio de terminação
• Presença de genes cópia simples• Presença de unidades policistrônicas (operons)
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▪ Ausência de
complemento
diploide.
▪ Quase todo genoma → codificação e
regulação.
Genoma
E. coli
▪ Praticamente
sem sequências
redundantes.
▪ Sequências codificantes em
ambas as fitas.
• Colinearidade
entre genes e
produtos
proteicos.• Unidades
genéticas
acessórias.
Características
Plasmídeos
• Cópias de DNA extra-cromossomais, duplas fitas autônomos.
• Sequência com pouca homologia ao cromossomo principal.
• Podem Conferir vantagens:
• Resistência a antibióticos
• Produção de toxinas
• Produção de adesinas
• Importantes na biotecnologia
• Etc;
Características
Transposons
• Unidades genéticas móveis, conhecidos como “DNAs saltatórios” nosgenomas.
• São sequências de DNA que possuem ORF para a transposase.
• Transposase = enzima capaz de catalisar a retirada e inserção dotransposon em um novo local no genoma.
• A presença dos transposons conferem uma alta plasticidade aogenoma (capaz de alterar expressão de genes, sítios derecombinação, etc).
Características
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Transposons
• São classificados em:
Transposons simples (IS)→ carregamapenas a informação genéticaessencial para a transposição.
Transposons complexos → carregam,também, informações nãorelacionadas a transposição(resistência a antibióticos, capacidadede movimentação entre bactérias).
Obs. Ver aula de elementostransponíveis
Características
Presença ausência de introns (introns early x introns late
Características
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Archaea: genoma 1,5 – 3 Mb (1.500 – 2.700 genes)
Bactérias de vida livre: 1,5 < 8 Mb
Aquifex aeolicus – 1,5 Mb – 1512 genes
S. meliloti - ~ 7 Mb - ~ 6000 genes
Existe variação entre linhagens:
E. coli – 4,6 Mb (4249 genes) até 5,5 Mb (5361 genes).
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A origem dos introns
- Teoria para a origem dos introns
Cenancestral (Fitch e Upper, 1987);
LUCA (Last Universal Common Ancestral) Lazcano e Forterre,
1999.
LUCA (homologias bacteria e archea);
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16S rRNA
LUCA (divergências bacteria e archea);
RNA polimerase: 3 subnidades em bacteria e 6 em archea e
eucarya;
Introns???
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• Herança não mendeliana
• ds DNA
• Formado, geralmente, por moléculas
circulares de DNA
• uma organela apresenta várias cópias de
seu genoma
• Genomas de cloroplastos são
relativamente grandes
Genomas de organelas
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• mitocôndrias mostram tamanhos variados de genoma
– o número de genes codificadores de proteínas é pequeno
– a maior parte é codificadora de componentes das subunidades dos complexos da respiração I-IV
– genes codificadores de RNA
• Genoma mitocondrial apresenta introns, exceto nos mamíferos
• lembrar das heranças mitocondriais em humanos
• Homoplasmia x heteroplasmia
Genomas mitocondriais
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– não há introns e alguns
genes se sobrepõem
– as proteínas estão
envolvidas na respiração
• mtDNA de levedura é 5x
maior do que o animal devido
à presença de longos introns
– ocorre maior dispersão de
loci
Organização do DNA mitocondrial é variável
• DNA mitocondrial de células animais é compacto e codifica 13 proteínas, 2 rRNAs e 22 tRNAs
Região controle – D-loop: 1122 pb, sendo a mesma dividida em regiões
hipervariáveis I, II e III (HV I, II e III). Esta é responsável pela
regulação da replicação e transcrição de todo o mtDNA.
Útil em genética forense e marcadores moleculares;
Mecanismo de recombinação intramolecular
• Em plantas, as regiões invertidas podem recombinar e formar duas moléculas menores ou vice-versa.
Edição do RNA
• Alguns nucleotídeos podem ser mudados após o transcrito ser sintetizado
• Modificação de C > U, ocasionalmente U > C
• Acredita-se que a edição iniciou com plantas que invadiram o ambiente terrestre como um mecanismo de adaptação.
• A EDIÇÃO ocorre com auxílio de um RNA pequeno guia (Small Guide RNA) gRNA
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• Cloroplastos apresentam DNA com tamanho variado: 120-190 kb;
• codifica todos os rRNAs e tRNAs necessários para a síntese proteica, e aproximadamente 50 proteínas;
• os genes da organela podem ser transcritos e traduzidos pelo aparato da mesma
Genomas dos cloroplastos
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