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1 Disciplina BIO12814 Organização e controle da gênica 2012/1 Carga horária: 60 horas/aula (4 créditos) Professor responsável: Arnaldo Zaha Horários: Terças-feiras, 08h30min às 10h10min (discussões/seminários) Sextas-feiras, 08h30min às 10h10min (leitura de textos recomendados) Turma: U Sala: 206 do prédio do Centro de Biotecnologia Conteúdo programático 1. Estrutura molecular do gene 1.1 Em procariotos 1.2 Em eucariotos 2. Organização procariotos 2.1 Organização dos genes no cromossomo bacteriano 2.2 Elementos genéticos móveis: plasmídeos, bacteriófagos e transposons 3. procariotos 3.1 Princípios gerais: promotores, RNA-polimerase e fatores σ 3.2 Regulação em nível de transcrição: operons e UAS 3.3 Mecanismos de regulação pós-transcricionais 3.4 Regulação da bacteriófagos 4. Organização eucariotos 4.1 Genes interrompidos 4.2 Famílias de genes e pseudogenes 4.3 Seqüências de DNA repetitivas 4.4 Elementos genéticos móveis em eucariotos 4.5 Genomas de organelas 5. eucariotos 5.1 Princípios gerais: promotores, RNA-polimerases, fatores de transcrição gerais e específicos 5.2 Regulação em nível de transcrição: reforçadores, isoladores e outros elementos reguladores 5.3 Mecanismos de regulação pós-transcricional 6. Aspectos estruturais e funcionais da cromatina eucariótica 6.1 Estrutura básica da cromatina 6.2 Papel funcional da cromatina no controle da gênica BIO12814 NA INTERNET:

2 Aulas Tópico Apresentação 1 da disciplina 2 e 3 Organização procariotos Cronograma Dia/mês Leituras recomendadas/temas de resumos 06/03 9/03 e 13/03 Simple Viral and Bacterial Genomes By: Jill U. Adams, Ph.D. (Freelance science writer in Albany, NY) 2008 Nature Education Citation: Adams, J. (2008) Simple viral and bacterial genomes. Nature Education 1(1) Genome Packaging in Prokaryotes: the Circular Chromosome of E. coli By: Ann Griswold, Ph.D Nature Education Citation: Griswold, A. (2008) Genome packaging in prokaryotes: the circular chromosome of E. coli. Nature Education 1(1) packaging-in-prokaryotes-the-circular-chromosome Genomes of Other Organisms: DNA Barcoding and Metagenomics By: Kira Zhaurova, M.S. (Nature Education) 2008 Nature Education Citation: Zhaurova, K. (2008) Genomes of other organisms: DNA barcoding and metagenomics. Nature Education 1(1) Biologia Molecular do Gene, Cap. 12 (páginas e 5 Mecanismos 16/03 e de transcrição 20/03 363) Transcrição em bactérias 6 e 7 Mecanismos 23/03 e de transcrição 27/03 8 e 9 30/03 e procariotos I 03/04 Técnicas I (Entrega de resumo) 10 e procariotos II 11 Técnicas II: 10/04 entrega de resumo 12 e Organização 13/04 e Eukaryotic Genome Complexity Biologia Molecular do Gene, Cap. 12 (páginas ) Transcrição em eucariotos Biologia Molecular do Gene, Cap. 16 (páginas ) Regulação Gênica em Procariotos Southern blot, northern blot, imunoblot e footprinting de DNA Biologia Molecular do Gene, Cap. 16 (páginas ) - Regulação Gênica em Procariotos Sequenciamento de DNA e análise de genomas; transcritoma; 2

3 13 eucariotos 14 e e e e e e e 28 Técnicas III: (entrega de resumo) eucariotos Técnicas IV: (entrega de resumo) Semana Acadêmica Técnicas V: entrega de resumo Expressão eucariotos II eucariotos III: regulação póstranscricional eucariotos IV 17/04 By: Leslie A. Pray, Ph.D Nature Education Citation: Pray, L. (2008) Eukaryotic genome complexity. Nature Education 1(1) 20 e 24/04 04/05 e 08/05 11/05 e 15/05 22/05 e 25/05 27/05 e 31/05 29/05 1/06 e 5/06 8/06 e 12/06 Discussão do artigo 1 RT-PCR qualitativo e quantitativo; PCR em tempo real; Microarranjos Biologia Molecular do Gene, Cap. 17 (páginas ) Regulação Gênica em Eucariotos Discussão do artigo 2 Técnicas de análise de promotores; genes-repórter Semana Acadêmica ChIP (imunoprecipitação de cromatina). Mapeamento em escala genômica (Johnson et al., Science 316: 1497, 2007) Biologia Molecular do Gene, Cap. 17 (páginas ) - Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos Biologia Molecular do Gene, Cap. 17 (páginas ) - Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos. Discussão do artigo Seminários I 19/06 Artigos 4 e 5 30 Seminários II 26/06 Artigos 6 e 7 31 Seminários III 03/07 Artigos 8 e 9 ATENÇÃO: as aulas das terças-feiras são destinadas às discussões e a presença em sala de aula é obrigatória. As aulas das sextas-feiras são dedicadas às leituras sugeridas, à preparação dos seminários e à preparação e entrega dos resumos sobre metodologias de análise da organização e da gênica. A entrega de cada resumo deve ser feita na sala do professor (sala 206 do prédio do Centro de Biotecnologia) na data indicada para cada um deles. 3

4 Referências bibliográficas básicas ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 5ª ed. Artmed Editora, KREBS, J. E.; GOLDSTEIN, E. S.; KILPATRICK, S. T. Lewins s Genes X. 10th. Ed. Jones and Bartlett Publishers, LEWIN, B. Genes IX. Artmed Editora, LEWIN, B. Genes IX. Exercícios podem ser acessados no endereço: LODISH H., BERK A., KAISER C. A., KRIEGER M., SCOTT M. P, BRETSCHER A., PLOEGH H. AND MATSUDAIRA P. Molecular Cell Biology. 6th. Edition, W.H.Freeman & Co Ltd, WATSON, J. D. et al. Biologia Molecular do Gene. Porto Alegre, Artmed Editora, Referências bibliográficas complementares ALBERTS, B. et al. Molecular Biology of the Cell. 4 th ed. New York, Garland Science Publishing, Acesso livre no endereço: BROWN, T. A. Genomes. 2 nd ed. Oxford, BIOS Scientific Publishers Ltd., Acesso livre no endereço: BROWN, T. A. Clonagem Gênica e Análise de DNA. 4ª ed. Porto Alegre, Editora Artes Médicas, LODISH, H. et al. Molecular Cell Biology 4rd ed. New York, W. H. Freeman and Co., Acesso livre no endereço: PTASHNE, M. A Genetic Switch: Phage λ and Higher Organisms 2nd ed. Harvard University Press, Três conferências baseadas no livro, A Genetic Switch, ministradas no The Rockefeller University em fevereiro de 2005, estão disponíveis nos formatos RealPlayer ou Quicktime no endereço Artigos originais ou de revisão publicados recentemente em periódicos especializados, como Nature, Science, Cell, Molecular Cell, Genes and Development e Gene. Critérios de Avaliação O conceito final será baseado no desempenho dos alunos nas discussões dos temas propostos em aula, nas apresentações e discussões dos seminários a serem realizados no final do semestre e na avaliação de resumos escritos a respeito de metodologias de análise da gênica e de suas aplicações, a serem entregues antes das aulas nas quais estas metodologias serão especificamente discutidas. Espera-se, de cada aluno, a leitura prévia dos textos recomendados e uma participação ativa em todas as discussões, 4

5 tanto nas aulas regulares como nas destinadas à discussão de metodologias experimentais e aos seminários. Serão considerados aprovados aqueles alunos que, nas discussões regulares, nos seminários e na redação dos resumos a respeito de metodologias experimentais, demonstrarem domínio no mínimo razoável dos temas propostos. Quanto aos seminários e à elaboração de resumos escritos, espera-se que os alunos demonstrem empenho no trabalho de pesquisa bibliográfica para a elaboração dos mesmos. Espera-se também que, na apresentação dos respectivos seminários, os alunos conduzam as discussões com clareza e segurança. Na avaliação, a participação individual de cada aluno nas discussões dos temas propostos em aula e os resumos escritos sobre metodologias experimentais representarão, respectivamente, 30% e 20% do conceito final. O desempenho na apresentação do próprio seminário e nas discussões referentes aos seminários apresentados por outros alunos corresponderá aos restantes 50% do conceito final. A freqüência às aulas destinadas às discussões e apresentação de seminários é obrigatória e um índice de freqüência inferior a 75% reprova automaticamente o aluno (conceito FF). A relação entre desempenho na disciplina (incluindo as avaliações das discussões em aula e do desempenho na apresentação e discussão de seminários) e conceitos é definida pela tabela abaixo: Nível de aproveitamento médio percentual Conceito 90% a 100% A 75% a 89% B 60% a 74% C aproveitamento inferior a 60% D freqüência insuficiente à disciplina (menor que FF 75%) 5

6 Artigos 1. Dame RT, Kalmykowa OJ, Grainger DC. Chromosomal macrodomains and associated proteins: implications for DNA organization and replication in gram negative bacteria. PLoS Genet Jun;7(6):e van Hijum SA, Medema MH, Kuipers OP. Mechanisms and evolution of control logic in prokaryotic transcriptional regulation. Microbiol Mol Biol Rev Sep;73(3): Lindberg J, Lundeberg J. The plasticity of the mammalian transcriptome. Genomics Jan;95(1): Güell M, Yus E, Lluch-Senar M, Serrano L. Bacterial transcriptomics: what is beyond the RNA horiz-ome? Nat Rev Microbiol Aug 12;9(9): Storz G, Vogel J, Wassarman KM. Regulation by small RNAs in bacteria: expanding frontiers. Mol Cell Sep 16;43(6): Fuda NJ, Ardehali MB, Lis JT. Defining mechanisms that regulate RNA polymerase II transcription in vivo. Nature Sep 10;461(7261): Farnham PJ. Insights from genomic profiling of transcription factors. Nat Rev Genet Sep;10(9): Hallegger M, Llorian M, Smith CW. Alternative splicing: global insights. FEBS J Feb;277(4): Carthew RW, Sontheimer EJ. Origins and Mechanisms of mirnas and sirnas. Cell Feb 20;136(4):