PROGRAMA DE PG EM BIOLOGIA EXPERIMENTAL - PGBIOEXP

Transcrição

1 Questão 5 QUESTÕES ESPECÍFICAS Há quatro níveis na classificação estrutural das proteínas: estruturas primária, secundária, terciária e quaternária. A estrutura secundária é uma forma de empilhamento (ou interação) da estrutura primária que produz padrões localizados e repetitivos de dobramento mesmo não tendo sequências iguais. As estruturas secundárias principais são as Alças, Hélices e Folhas-. As Folhas-, por sua vez, se dividem em dois tipos. Observe as figuras abaixo e responda quais sãos esses dois tipos, qual delas é A B a mais estável e porquê? R5: A estrutura A é conhecida como Folha- antiparalela e a estrutura B é a Folha- paralela. A estrutura A é a mais estável pois as pontes de hidrogênio (linhas tracejadas) que dão sustentação a conformação se posicionam em um ângulo de 90 graus em relação a cadeira principal fazendo com que as distâncias sejam menores quando comparadas com a estrutura da Folha- paralela. Questão 6 Atualmente ainda são os métodos físicos os principais e mais acurados na obtenção de uma estrutura tridimensional de uma proteína. São eles: a Difração de Raios-X, Ressonância Magnética Nuclear e Microscopia Eletrônica. Contudo, quando não é possível sua aplicação recorre-se aos métodos in silico. O principal é a Modelagem comparativa também conhecido por Modelagem por homologia. Explique o que significa o termo Molde ou Template para este método. R6: É a estrutura tridimensional de uma proteína determinada experimentalmente e que é usada como base para fornecer informações estruturais aos algoritmos de predição de estrutura de proteínas. Seu uso é dependente do nível de identidade/similaridade entre sua sequência de aminoácidos e a da sequência alvo (sequência que se deseja modelar). Questão 7 Todas as células são constituídas por um conjunto semelhante de moléculas que são universalmente necessárias para o metabolismo celular. O DNA (ácido desoxirribonucleico) é a macromolécula responsável pelo armazenamento das informações hereditárias, constituído por longas cadeias

2 poliméricas pareadas, a partir de quatro tipos específicos de monômeros (A-T-C-G). Os genes presentes no DNA codificam sequências, correspondentes aos códons, responsáveis por definir os aminoácidos específicos na proteína correspondente. Os códons são caracterizados por serem constituídos por 3 nucleotídeos, correspondente a um aminoácido específico. No entanto, ao comparar-se o número total de nucleotídeos de um cromossomo e o número total daqueles que correspondem a aminoácidos, verifica-se que o número de nucleotídeos é superior aos aminoácidos traduzidos. Explique os fatores que estão relacionados a tal característica. R7: Resposta: Nas células eucarióticas, a molécula de RNA produzida por transcrição contém tanto sequências codificantes (éxon) como não-codificantes (íntron). Antes de a molécula de RNA ser traduzida em proteína, as duas extremidades do RNA são modificadas, os íntrons são removidos por uma reação de RNA splicing catalisada enzimaticamente, e o mrna resultante é transportado do núcleo para o citoplasma. Descoberta em 1977, essa característica dos genes eucarióticos foi uma surpresa para os cientistas, que estavam familiarizados, até aquele momento, apenas com genes bacterianos, os quais, caracteristicamente, consistem em uma porção contínua de DNA codificante diretamente transcrita em mrna. Em contraste extremo, os genes eucarióticos são encontrados sob a forma de pequenos pedaços de sequências codificantes (sequências expressas ou éxons) intercaladas por sequências muito mais longas, as sequências intervenientes ou íntrons; assim, a porção codificante de um gene eucariótico é, em geral, apenas uma pequena fração do comprimento do gene. Tanto as sequências de íntrons quanto de éxons são transcritas em RNA. As sequências dos íntrons são removidas do RNA recentemente sintetizado por meio de um processo denominado splicing de RNA. Grande parte do splicing de RNA que ocorre nas células atua na produção de mrna, e nossa discussão sobre o splicing focaliza-se nesse tipo, denominado splicing do precursor de mrna (ou pré-mrna). Somente após ter ocorrido o splicing e o processamento das extremidades 5 e 3 esse RNA será denominado mrna. Cada evento de splicing remove um íntron, por meio de duas reações sequenciais de transferência de fosforil, conhecidas como transesterificações, as quais unem dois éxons, enquanto removem o íntron sob a forma de um laço. Entretanto, a maquinaria que catalisa o splicing do pré-mrna é complexa, consistindo em cinco moléculas adicionais de RNA e até 200 proteínas, e hidrolisa muitas moléculas de ATP por evento de splicing. Essa complexidade é presumivelmente necessária para assegurar que o splicing seja exato, sendo ao mesmo tempo suficientemente flexível para lidar com a enorme diversidade de íntrons encontrada em uma célula eucariótica típica. LEWIS, J.; ALBERTS, B.; BRAY, D. Biologia Molecular da Célula. 5. ed. Porto Alegre: Artemed, (Capítulo 6; página ).

3 Questão 8 A possibilidade de sobrepor os resultados da experimentação em animais a observações feitas na espécie humana pode ser usada para indicar a existência de um componente genético importante relacionado a resistência e suscetibilidade a moléstias infecciosas. Aos exemplos mencionados acima podemos acrescentar as observações feitas na Índia, a respeito da taxa de mortalidade de ratos por peste bubônica (Sokhey e Chitre, 1937), as quais têm sido usadas como argumento falando a favor da existência de um componente genético que interviria na determinação da suscetibilidade a Pasteurella pestis. Esses autores inocularam uma quantidade padrão de P. pestis em ratos capturados em diferentes cidades da Índia e verificaram que a taxa de mortalidade por peste entre esses animais (...) nas cidades em que não havia sido assinalada a ocorrência de peste nos 30 anos anteriores a captura dos animais, a taxa de mortalidade dos ratos atingiu 91%, enquanto que nas cidades onde a ocorrência de peste havia sido recente a taxa de mortalidade era de 10%. Frente a uma determinada doença parasitária, que exterminara ao menos um quarto da população europeia no século XIV, os europeus contemporâneos mostraram-se mais resistentes que negros africanos, e estes mais resistentes que asiáticos. Esse padrão de resistência pode ser considerado como decorrência de características genéticas dessas populações? Por que? Existe(m) outra(s) explicação(ões) para esse padrão de resistência? Qual(s)? R8: (i) Sim. (ii) As populações europeias teriam passado pelo crivo da seleção natural na epidemia do século XIV e genótipos mais resistentes estariam, então, circulando na população atual com maior frequência. (iii) Sim. (iv) Outras características como condições socioeconômicas ou ambientais poderiam afetar a distribuição da doença. Questão 9 A) Considerando a existência de bactérias patogênicas (Cepa S) e não patogênicas (Cepa R) em diferentes populações humanas e o modelo ilustrativo abaixo, em qual(is) combinação(ões) entre patogenicidade (patogênica e não patogênica) e susceptibilidade do hospedeiro (susceptível e resistente) teríamos 100% de sobrevivência da população de hospedeiros?

4 Gráfico: Modelo ilustrativo do efeito da interação da constituição genética de uma bactéria infectante com a do organismo hospedeiro sobre a sua taxa de mortalidade em consequência da infecção (retirado de Beiguelman, B. Genética de Populações Humanas. Disponível em: B) As células da Cepa R (não patogênicas) podem receber moléculas da Cepa S e passar a expressar caraterísticas dessa cepa patogênica (Cepa S). (i) Qual o processo em que essas moléculas são transferidas? (ii) Quais são essas moléculas? (iii) As características patogênicas serão expressas nas células filhas da Cepa R que recebeu tais moléculas?

5 Fonte: modificado de LEWIS, J.; ALBERTS, B.; BRAY, D. Biologia Molecular da Célula. 5. ed. Porto Alegre, Artmed, Capítulo: 4 DNA; Cromossomas e Genomas. R9: A) Cepa R e qualquer hospedeiro ou a Cepa S e o hospedeiro resistente. B) (i) transformação bacteriana processo pelo qual uma bactéria incorpora um DNA exógeno diretamente do ambiente ao seu genoma; (ii) DNA; (iii) sim.