PROGRAMA DE PG EM BIOLOGIA EXPERIMENTAL - PGBIOEXP

Transcrição

1 Questão 1 Em 2017 fez 50 anos que a naturalista Lynn Margulis publicou um artigo que marcou a história da Biologia On the Origin of Mitosing Cells no Journal of Theoretical Biology, ela defendeu a teoria da endossimbiose: uma teoria unificadora sobre a origem das células eucarióticas. Lynn apresentou uma visão simbiótica abrangente que propõe que algumas organelas, como mitocôndrias e cloroplastos, eram, no início da vida na Terra, procariontes (bactérias) de vida livre, que foram englobados por outros seres unicelulares. A partir dessa união, chamada simbiose, se originaram as células eucarióticas. Após essa hipótese já ter sido levantada, outros pesquisadores trabalharam organizando evidências para suportá-la. Atualmente, a teoria da endossimbiose é amplamente aceita e reconhecida. Sobre esse assunto responda as questões abaixo. (Fonte: GRAY, M. W. Lynn Margulis and the endosymbiont hypothesis: 50 years later. Mol Biol Cell. v. 28, n. 10, p , 2017) A) De acordo com a teoria apresentada, comente pelo menos quatro características estruturais e/ou bioquímicas que suportam esse processo evolutivo. (1,0 ponto) R1A: A mitocôndria possui DNA e ribossomo próprios/ 2) As mitocôndrias possuem capacidade de autoduplicação/ 3) As mitocôndrias possuem sistema de membranas internas/ 4) As mitocôndrias possuem DNA bastante diferente do DNA nuclear/ 5) Semelhança genética e bioquímica existente entre bactérias e mitocôndrias. B) Ainda sobre teorias evolutivas e surgimento dos diferentes tipos celulares, sabe-se que análises bioquímicas mostram um tesouro de informações muito rico e sempre crescente que pode ser usado para analisar relações e refinar a teoria da evolução. Durante todo esse tempo, observou-se que os organismos mais simples aos mais complexos são constituídos por unidades monoméricas comuns. Discorra bioquimicamente sobre as unidades monoméricas dos ácidos nucléicos e proteínas simples. (1,0 ponto) R1B: Os ácidos nucléicos, DNA e RNA são polímeros de nucleotídeos. As unidades estruturais recorrentes de todos os ácidos nucleicos são oito nucleotídeos diferentes; quatro tipos de nucleotídeos são unidades estruturais do DNA, e outros quatro são unidades do RNA. Cada nucleotídeo é feito de três componentes: (1) uma base orgânica nitrogenada; (2) um açúcar e cinco átomos de carbono E (3) fosfato. Oito nucleotídeos diferentes são construídos a partir de cinco bases orgânicas diferentes combinadas com dois açucares diferentes. As proteínas são formadas por subunidades monoméricas de 20 tipos de aminoácidos. Vinte aminoácidos diferentes são encontrados nessas proteínas, todos têm um grupo amino (um grupo imino no caso da prolina) e um grupo carboxila ligado ao átomo de carbono, designado de carbono α. Esses As unidades estruturais recorrentes de todos os ácidos nucleicos são oito nucleotídeos diferentes; quatro tipos de nucleotídeos são unidades estruturais do DNAaminoácidos diferem uns dos outros pela cadeia lateral. Questão 2 Um mestrando estava estudando um gene específico de duas espécies leveduras. A sequência desse gene codifica peptídeos com atividades biológicas específicas. Analise a região a seguir, de parte da sequência desse gene, e responda as questões. Sequência espécie 1 = 5 - AGG CCT TTC AAG TGC CCG - 3 Sequência espécie 2 = 5 - AGG CAT TTC AAG TGC GCT - 3

2 Regiões destacadas em cinza introns Com relação ao que foi exposto responda: A) Quais as sequências de nucleotídeos das cadeias antiparalelas para as sequências codificantes das espécies 1 e 2? (0,2 pontos) Sequência espécie 1 = 5 - AGG CCT TTC AAG TGC CCG - 3 Sequência espécie 2 = 5 - AGG CAT TTC AAG TGC GCT - 3 B) Quais as sequências de RNA mensageiro formadas a partir das sequências das espécies 1 e 2? (0,2 pontos) Sequência espécie AGG CCT TTC AAG TGC CCG - 3 (fita codificante) 5 - AGG CCU UUC AAG UGC CCG - 3 (RNAm) Sequência espécie AGG CAT TTC AAG TGC GCT - 3 (fita codificante) 5 - AGG CAU UUC AAG UGC GCA - 3 (RNAm) C) Ao comparar os códons entre as sequências 1 e 2, há semelhanças entre os aminoácidos existentes nos peptídeos gerados? Justifique sua resposta. (Consulte a Tabela de códons no final da Prova) (0,2 pontos) Sequência espécie AGG CCT TTC AAG TGC CCG - 3 (fita codificante) 5 - AGG CCU UUC AAG UGC CCG - 3 (RNAm) ARG - PRO LYS PRO (Seq. Aminoácidos) R P K P (Seq. Aminoácidos) Sequência espécie AGG CAT TTC AAG TGC GCT - 3 (fita codificante) 5 - AGG CAU UUC AAG UGC GCA - 3 (RNAm) ARG - HIS LYS ALA (Seq. Aminoácidos) R H K A (Seq. Aminoácidos) D) Defina: (0,1 ponto cada) DNA polimerase enzima que catalisa a ligação de desoxirribonucleotídeos RNA polimerase - enzima que catalisa a ligação de ribonucleotídeos Splicing do RNA processo de excisão de íntrons do pré-rna para formar o mrna Fatores gerais de transcrição - diversas proteínas adicionais necessárias para RNApolimerases eucarióticas iniciar a transcrição. E) Com a finalidade de bloquear a atividade específica do peptídeo gerado a partir desse gene da espécie 1 em estudo, um pesquisador utilizou dois inibidores nas culturas da levedura. Após a experimentação, observou-se que ao utilizar o Inibidor 1 o nível de RNA mensageiro (RNAm) era alto e após análise específica detectou que esse atuou diretamente no bloqueio do sítio A do RNA ribossômico. Quando empregou o Inibidor 2, o pesquisador

3 não detectou quantidades significativas de RNAm embora a quantidade de RNA polimerase estivesse normal (igual ao controle sem inibidor). Em ambos os experimentos, houve um bloqueio da síntese do peptídeo. Explique o efeito dos dois inibidores na incapacidade de síntese do peptídeo pelo microrganismo. (1,0 ponto) Inibidor 1 Efeito pós-transcricional/ Sítio A do RNAr não permite o reconhecimento códon-anticódon. Inibidor 2 Efeito durante a transcrição: Pode ligar-se ao DNA e bloquear o movimento da RNA-polimerase (evita a síntese de RNA); pode bloquear a síntese de RNAm por meio de sua ligação preferencial à RNA-polimerase II ou impedir os fatores transcricionais. Tabela: Código genético com os códons e seus aminoácidos correspondentes. Questão 3 Normalmente a doença de Chagas apresenta fase aguda sendo assintomática. Quando aparente, o quadro clínico é caracterizado por febre de intensidade variável, mal-estar, inflamação dos gânglios linfáticos e inchaço do fígado e do baço. Em alguns casos há manifestações fatais, ou que podem constituir uma ameaça à vida, incluindo inflamação do coração e inflamações que comprometem a meninge e o cérebro. A fase crônica sintomática decorre com maior frequência de lesões cardíacas, com aumento do volume do coração, alterações do ritmo de contração, e comprometimento do tubo digestivo, com inchação do esôfago e do estômago. Dentre as hipóteses relacionadas aos fenômenos degenerativos intensos (inflamação e fibrose) em pacientes com baixa parasitemia na fase crônica da infecção, sugere-se que a auto-imunidade exerça um papel importante na gênese das lesões na doença de Chagas. Assim, destaque quais as vias de infecção na doença de Chagas, bem como descreva o processo inflamatório auto-imune em pacientes na fase crônica da doença. R3: As vias de transmissão podem ser: Transmissão vetorial, transfusão de sangue, infecção congênita, da mãe contaminada para o filho, ingestão de alimentos contaminados com vetores triturados ou com seus dejetos, acidente laboratorial, transplante de órgãos e transfusão sanguínea. Na doença de Chagas tanto na fase aguda como na fase crônica ocorre comprometimento da função cardíaca devido ao intenso processo inflamatório local e morte do tecido devido a presença do parasito no tecido. Entretanto, alguns pacientes apresentam formas clínicas graves da doença com baixa parasitemia, sugerindo-se assim a auto-imunidade. Este fato seria explicado, devido o tecido cardíaco do hospedeiro adquirirem apenas componentes do parasito, sendo, portanto, reconhecidos por anticorpos e células que atuariam sobre o mesmo, caracterizando-se assim, como auto-imunidade.

4 Questão 4 O sistema imune é um componente fundamental para a defesa contra microrganismos infecciosos e outros diversos agentes não-infecciosos. Didaticamente, a defesa do organismo pode ser dividida em dois processos principais: resposta imune inata e resposta imune adaptativa. Também conhecida como resposta natural ou nativa, a resposta imune inata se posiciona como a resposta de defesa inicial do organismo. Consiste em mecanismo de defesa celular e bioquímico pré-existente no organismo que reage a microrganismos patogênicos e componentes da lesão tecidual. Através desses componentes, a resposta imune inata produz seu efeito defensivo através do desencadeamento de um processo chamado inflamação ou resposta inflamatória. Frente ao exposto, A) Cite os principais componentes bioquímicos e celulares do sistema imunológico natural. R4A: O componente bioquímico da resposta imune inata é formado basicamente por moléculas solúveis e efetoras também conhecidas como sistema imune inato humoral. As principais moléculas desse sistema são os anticorpos naturais, moléculas do sistema complemento, citocinas, quimiocinas, colectinas, pentraxinas e ficolinas. Já o componente celular é formado por células que desempenham funções essenciais para a defesa contra microrganismos. A principais grupos celulares que compõem a linha celular defesa são as células epiteliais, fagócitos, células dendríticas, células natural killer, mastócitos e linfócitos de especificidade antigênica limitada. B) Explique o que são e como se relacionam os PAMPs, DAMPs, IL-1beta, TNF-alfa e IL-6 durante o processo inflamatório. R4B: O processo inflamatório agudo é o principal meio pelo qual o sistema imune inato responde contra infecções e lesões teciduais. O processo inflamatório se inicia quando células residentes no tecido afetado, tal como mastócitos, macrófagos e células do endotélio, reconhecem padrões moleculares associados à patógenos (PAMPs) ou padrões moleculares associados à dano tecidual (DAMPs). Os PAMPs são estruturas encontradas especialmente em vírus, bactérias gram-negativas, bactérias gram-positivas e fungos, mas não no próprio hospedeiro. Já os DAMPs são componentes associados à lesão celular assépticas ou causado por processo infeccioso não relacionado ao processo de morte celular por apoptose. Os PAMPs e DAMPs ativam células residentes ao serem reconhecidas por receptores de membrana ou citoplasmáticos chamados de receptores semelhantes a Toll e receptores citoplasmáticos chamados de receptores semelhantes ao NOD e receptores semelhantes à RIG. A ativação desses receptores pelos PAMPs ou DAMPs inicia nas células residentes, especialmente macrófagos, o processo intracelular de síntese de mediadores peptídicos próinflamatórios, tais TNF-alfa, IL-1beta e IL-6, que são liberados no local da infecção ou dano tecidual e são responsáveis pelo desenvolvimento dos efeitos locais e sistêmicos da resposta inflamatória. O TNF-alfa está associado a ativação de processos locais como ativação de células endoteliais (aumento da expressão de moléculas de adesão e da permeabilidade vascular), indução da liberação de quimiocinas, ativação e proliferação de neutrófilos (fagócito principal) e processos sistêmicos tais como ativando a síntese de proteínas de fase aguda no fígado e indução da febre no hipotálamo. A IL-1beta compartilha efeitos semelhantes ao TNF-alfa, ativando células endoteliais, ativando a liberação de quimiocinas, produzindo febre no hipotálamo e a ativando a síntese de proteínas de fase aguda no fígado.

5 Por fim, a IL-6 atua tanto local como sistemicamente através da ativação da síntese de proteínas de fase aguda no fígado, produzindo febre no hipotálamo e indução da diferenciação de linfócitos. Em conjunto, estas citocinas participam diretamente dos efeitos locais e sistêmicos que compõem os sinais cardinais da inflamação. RESPOSTA: ABBAS, A.K.; LICHTMAN, A.H.; PILLAI, S. Imunologia Celular e Molecular. 7. ed, Rio de Janeiro, Elsevier, CAPÍTULO 4 Imunidade Inata.