Curso - Psicologia. Disciplina: Genética Humana e Evolução. Resumo Aula 2- Organização do Genoma

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1 Curso - Psicologia Disciplina: Genética Humana e Evolução Resumo Aula 2- Organização do Genoma

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4 Estrutura dos Ácidos Nucleicos- Nucleotídeos Cinco tipos: Adenina, Guanina, Citosina, Timina e Uracila. Adenina e Guanina: Duplo anel de átomos de carbono (anéis aromáticos); chamadas de purinas ou bases púricas. Citosina, Timina e Uracila: Um anel de carbono; chamadas pirimidinas ou bases pirimídicas.

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6 Dupla-hélice do DNA Duas fitas se enrolam em torno de um eixo imaginário; Desoxirriboses ficam externas (expostas ao meio aquoso) e bases ficam internas (anéis são hidrofóbicos); Fitas em direções opostas: 5-3 e 3-5 = FITAS ANTIPARALELAS; As bases ficam pareadas entre as duas fitas, mantendo a estrutura da molécula.

7 FORMAS DE DNA A-DNA: hélice gira p/direita; dupla hélice mais curta e mais grossa; 11pb p/completar uma volta na hélice (conformação A: pouca água) B-DNA: hélice gira p/direita; dupla hélice mais longa e mais fina; 10pb p/completar uma volta na hélice (conformação B: DNA em solução)

8 Z-DNA: rotação p/esquerda; mais alongado e fino que o B-DNA; 12 pb p/completar uma volta na hélice; em eucariotos assume a conformação Z-DNA devido metilação Genoma humano: Mitocôndria: Cerca de 37 genes, Funcionamento das mitocôndrias são de origem materna Núcleo: Cerca de a genes, Origem materna e paterna e DNA nuclear eucariotos associado a proteínas, denominado cromatina Proteínas do DNA No núcleo interfásico DNA + proteínas (histonas e não-histonas)

9 Histonas: Função: compactação do DNA; Cinco tipos: H1, H2a, H2b, H3 e H4; Não-histonas: Função: regulação da expressão gênica DNA sofre uma condensação de 10 4 Como ocorre o empacotamento do DNA? Possui diferentes níveis de condensação; Empacotamento do DNA As histonas são responsáveis pelo 1 nível de organização cromossômica; 146pb fazem parte do nucleossomo; DNA ligador de (70-80pb) por uma H1 separa um necleossomo do outro;

10 Como um filamento de 5cm de DNA (tamanho médio do cromossomo) é empacotado numa cromátide de 5 m? (Genoma total= 30 cm) empacotamento de x Eucromatina e heterocromatina: modificação das histonas Heterocromatina: geneticamente empacotadas geneticamente inativas Eucromatina: geneticamente menos empacotadas geneticamente ativas

11 Estrutura do Cromossomo: Varia com o tipo celular; Três elementos para sua manutenção como unidades: - Telômeros: repetições hexaméricas (TTAGGG)n; extremidades dos cromossomos; protegem da degradação; - Centrômeros: servem como alças durante a divisão celular; serve como limite entre os dois braços do cromossomo (curto ou p, longo ou q); Classificação do cromossomos enquanto a posição do centrômero: Ploidia: número de cópias de cromossomos dentro de uma célula; Diplóide: duas cópias de cada cromossomo; Haplóide: uma cópia de cada cromossomo;

12 Acetilação e desacetilação de histonas: - Importantes para tornar o DNA acessível a fatores de transcrição; - Acetilação ativação transcricional - Desacetilação silenciamento gênico Alteração no genoma: Diferentes tecidos e células requerem um grupo especial de genes para realizar suas funções; O que permite que determinado gene seja expresso em uma célula e não expresso em outra? Alterações Epigenéticas =Não afetam a sequência de DNA! Afetam a estrutura!! GENOMA Conjunto de genes???

13 Número total de genes??? Conjunto haplóide de cromossomos (DNA) Informação genética total nas células humanas (conteúdo de DNA): 24 diferentes moléculas de DNA Complemento total de material genético da célula de um organismo EPIGENOMA Constitui a cromatina com suas modificações e associações de proteínas que fornece regulação epigenética EPIGENÉTICA: são alterações herdáveis na expressão gênica sem modificações na seqüência de bases do DNA - Reversíveis ONDE OS PROCESSOS EPIGENÉTICOS OCORREM? DNA METILAÇÃO (ilhas CPG) PROMOTOR Silenciamento

14 HISTONAS ACETILAÇÃO e METILAÇÃO Metilação do DNA Como ocorre: - Adição covalente de um grupo metil no carbono 5 da citosina na molécula de DNA 5- metilcitosina CONSEQÜÊNCIAS DOS PROCESSOS EPIGENÉTICOS O silenciamento dos genes através de fenômenos epigenéticos nem sempre acarreta problemas. Exemplos de eventos em que isso ocorre: 1. Regulação da expressão gênica: - Inativação do X - Imprinting genômico 2. Proteção do genoma contra invasão de seqüências de fora do organismo, por exemplo DNA viral (inativado por adição de metila) Pretende esclarecer como fatores ambientais (dieta e estresse) podem interferir no funcionamento dos genes? Como o estilo de vida aciona ou silencia os genes? Como gêmeos idênticos (mesmo genoma) manifestam doenças diversas, como esquizofrenia, diabetes ou câncer?

15 A metilação do DNA é influenciada pela alimentação suplementação de vit B12, ácido fólico e betaína ricos em grupo metil desativação gênica Nutrigenética: analisa as características genéticas individuais que podem influenciar a sua resposta aos alimentos. Nutrigenômica permite estudar ao longo do tempo a influência da dieta na expressão dos genes (relacionar dados genéticos entre indivíduos saudáveis e doentes com a sua dieta) Tipos de alterações epigenéticas Alguns genes parecem ser expressos exclusivamente a partir do cromossomo contribuído pela mãe ou pelo pai; Diferenças na estrutura da cromatina (eu e heterocromatina) nos tecidos; São herdadas e específicas para um determinado tecido; Impressão (imprinting genômico): Alguns genes parecem ser expressos exclusivamente a partir do cromossomo contribuído pela mãe ou pelo pai; O silenciamento da outra cópia do gene é resultado da metilação gênica; Ex: Síndrome de Prader-Willi e Síndrome de Angelman

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20 NÚMERO GENES X PROTEÍNAS SPLICING ALTERNATIVO Explica diferenças entre modesto tamanho do genoma humano e elevado proteoma: ~25 mil genes 100 mil a 1 milhão de proteínas

21 QUAL MECANISMO? Maioria dos genes humanos Encadeamento Alternativo ou Recomposição Alternativa Alguns genes podem gerar milhares de isoformas de proteínas Conforme: sexo do organismo,estado de desenvolvimento, tecido e ambiente Splicing alternativo: resulta em diferentes combinações da união de éxons resultando em diferentes proteínas sintetizadas do mesmo pré-mrna 60% genes humanos apresentam splicing alternativo

22 Há correlação entre tamanho do gene e tamanho do produto? TAMANHO DO GENOMA x No. CROMOSSOMOS Cromossomos: variam de 55 a 250Mb (média 130 Mb) No. cromossomos: não está relacionado com o tamanho do genoma Ex.: Salamandra: genoma 30x maior que humano ( Kb), mas metade do no. de cromossomos (12 cr.) TAMANHO DO GENOMA x COMPLEXIDADE BIOLÓGICA Não há correlação exata tamanho do genoma (no. de genes) e complexidade do organismo: -genoma humano :

23 200x > levedura S. cerevisae (~12Mb -16 cr.) 30x < plantas e anfíbios 220x < ameba (670 bilhões de pb ) Diferenças devido maior número de sequências DNA repetidas nos genomas maiores Genes: distribuídos ± ao acaso nos cromossomos variação na densidade gênica Cromossomos 17, 19 e 22 - ricos em genes Cromossomos 4, 13, 18, Y - pobres em genes Bandas G claras ( ricas em GC) - ricas em genes 6p21.3: Complexo HLA (70genes/0,9 Mb) Bandas G escuras (ricas em AT) pobre em genes Xp21 (2,4Mb): gene DM

24 Repetições em Tandem

25 1) DNA satélite: repetições de trinucleotídeos Sequências de microssatélites presentes em certos genes; Podem sofrer expansão e causar doenças; Resulta em gene instável e defeituoso; Pseudogenes: PSEUDOGENES: sequência de DNA genômico similar aos genes normais, mas nãofuncionais ( pseudogenes); Mecanismos: a) Duplicação: durante o processo de duplicação pode ocorrer modificações (mutações, inserções, deleções) perda de função b) Retrotransposição: transcrição reversa de um mrna e subsequente reintegração do cdna (cópia de DNA complementar, produzida a partir de um RNA) no genoma (90% dos pseudogenes)

26 DNA de Repetições Dispersas DNA Repetitivo e Doenças: inserção de elementos L1 ou Alu Alu e LINE1: causa de mutações em doenças hereditárias retrotransposição geram cópias que se integram em outras partes do genoma inativação insercional de um gene Inserção de Alu e LINE1: Hemofilia A: seq. L1 inserida no gene do fator VIII inativação do gene Neurofibromatose tipo 1: inserção Alu

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