GENOMAS. Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

Transcrição

1 GENOMAS Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

2 Definições: Genoma: Conjunto completo de genes e das sequências de DNA de um organismo Transcriptoma: Conjunto completo de genes expressos sob certas condições Proteoma: Conjunto completo de proteínas

3 Definições: Reads fragmentos Contigs Scaffold Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

4 Os tamanhos dos genomas variam / número de genes

5 Os tamanhos dos genomas variam / número de genes

6 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.

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9 O número de diferentes tipos de genes de um organismo em geral é menor que o número total de genes deste organismo Grande parte dos genes são agrupados em famílias, de acordo com a sequência de seus exons.

10 Espécies mais complexas evoluem pela adição de novos genes? A comparação da sequência do genoma humano com as sequências encontradas em outras espécies, revela características do processo evolutivo. Poucos codificam para enzimas origem ancestral Metabolismo básico, replicação, transcrição e tradução Organelas, componentes do citoesqueleto Diferenciação dos tecidos

11 Organização do genoma dos procariotos Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

12 Características E. coli

13 Características Cromossomo único dsdna circular Replicon Exceções Lineares Streptomyces lividans Rhodococcus fasciens

14 Características O tamanho do genoma é proporcional ao número de genes. Parasitas intracelulares obrigatórios: genoma de até 1,5 Mb Redução do nº de genes (metabolismo e regulação da expressão) Mycoplasma genitalium - ~ 470 genes 580Kb

15 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

16 Características Colinearidade > 3 nt = 1 aác

17 Características Superposição de genes

18 Características Diferentes Fases de Leituras (ORFs)

19 Características Co-orientação da transcrição e da replicação dos genes (as unidades transcricionais mais ativas estão orientadas em relação à origem de replicação) Replicação bidirecional sítio de terminação Presença de genes cópia simples Presença de unidades policistrônicas (operons) Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

20 Características Ausência complemento diploide. de Praticamente sem sequências redundantes. Genoma E. coli Colinearidade entre genes e produtos proteicos. Unidades genéticas acessórias. Quase todo genoma codificação e regulação. Sequências codificantes em ambas as fitas.

21 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;

22 Características Transposons Unidades genéticas móveis, conhecidos como DNAs saltatórios nos genomas. São sequências de DNA que possuem ORF para a transposase. Transposase = enzima capaz de catalisar a retirada e inserção do transposon em um novo local no genoma. A presença dos transposons conferem uma alta plasticidade ao genoma (capaz de alterar expressão de genes, sítios de recombinação, etc). Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

23 Características Transposons São classificados em: Transposons simples (IS) carregam apenas a informação genética essencial para a transposição. Transposons complexos carregam, também, informações não relacionadas a transposição (resistência a antibióticos, capacidade de movimentação entre bactérias). Obs. Ver aula de elementos transponíveis

24 Características Presença ausência de introns (introns early x introns late Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

25 Archaea: genoma 1,5 3 Mb ( 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). Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

26 A origem dos introns - Teoria para a origem dos introns Cenancestral (Fitch e Upper, 1987); LUCA (Last Universal Common Ancestral) Lazcano e Forterre, LUCA (homologias bacteria e archea); Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

27 16S rrna

28 Ancestral Universal (DNA, códons, RNA, proteínas, etc.) Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

29 LUCA (divergências bacteria e archea); RNA polimerase: 3 subnidades em bacteria e 6 em archea e eucarya; Introns??? Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

30 Organização dos genomas organelares Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

31 Genomas de organelas 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 Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

32 Genomas mitocondriais 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 Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

33 Organização do DNA mitocondrial é variável DNA mitocondrial de células animais é compacto e codifica 13 proteínas, 2 rrnas e 22 trnas 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

34 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;

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36 Mecanismo de recombinação intramolecular Em plantas, as regiões invertidas podem recombinar e formar duas moléculas menores ou vice-versa.

37 Modificações do código genético em mitocôndrias Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

38 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 Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

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40 Mecanismo de trans-splicing

41 Genomas dos cloroplastos Cloroplastos apresentam DNA com tamanho variado: 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 Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

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43 Herança materna

44 VARIEGAÇÃO segregação de tipos diferentes de cloroplasto

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