Organização de Genomas e Estrutura Fina dos Genes

Transcrição

1 Organização de Genomas e Estrutura Fina dos Genes

2 Genoma Humano Genoma nuclear Genoma mitocondrial 3 bilhões pb 16,6Kb ~19000 genes 37 genes Genes e seqüências relacionadas DNA extragênico 2 genes de rrna 22 genes de trna 13 genes codificadores de polipeptídeos DNA codificador DNA não codificador DNA cópia única DNA altamente e moderadamente repetitivo Pseudogenes Fragmentos de genes Introns e regiões não traduzidas Em tandem Disperso

3 Genoma Mitocondrial

4 Genomas nuclear e mitocondrial humano Genoma nuclear Genoma mitocondrial Tamanho 3 bilhões pb 16.6 Kb Total de 23 (haplóide) 10 3 moléculas por célula Proteínas Histonas e outras Sem proteínas associadas Número de genes ~ DNA repetitivo Grande parte Muito pouco Transcrição Maioria dos genes é transcrita individualmente Transcrição conjunta de muitos genes Introns Maioria dos genes Sem introns % de DNA 3% 93% codificador Herança Mendeliana (autossômica, ligada ao X e ligada ao Y) Materna (citoplasmática)

5 Genoma Mitocondrial Sobreposição de genes no DNA mitocondrial Genes de ATPase 6 e 8 Sobreposição na mesma fita (H)

6 Genoma nuclear Cromossomos

7 Genoma nuclear Cromossomos Grupo Cro mossomos Descrição A 1-3 Grande; 1 e 3 metacêntricos, 2 submetacêntrico B 4-5 Grande; submetacêntricos C 6-12, X Médio; submetacêntricos D Médio; acrocêntricos, com satélites E Pequeno; 16 metacêntrico, 17 e 18 submetacêntricos F Pequeno; metacêntricos G 21-22, Y Pequeno; acrocêntricos,com satélites no 21 e 22

8 Genoma nuclear Cromossomos Conteúdo de DNA dos cromossomos Cromossomo % do compr. Mb Cromossomo % do compr. Mb

9 Genoma nuclear Cromossomos Bandas escuras (G) Coram fortemente com Giensa e Quinacrina Ricas em A-T Insensíveis à DNase Condensação precoce replicação tardia Poucos genes Ricas em LINE e pobre em Alu Bandas claras (R) Coram fracamente com Giensa e Quinacrina Ricas em G-C Sensíveis à DNase Condensação tardia e replicação precoce Muitos genes Pobres em LINE e rica em Alu

10 Genoma nuclear Cromossomos Distribuição de ilhas CpG (em vermelho) As ilhas CpG estão, em grande parte, associadas a genes Associadas com metilação

11 DNA Extragênico Cópia Única Não codificador Função:??

12 DNA Extragênico DNA Repetitivo Moderadamente repetitivo: 30% Altamente repetitivo: 10% Repetições em tandem Satélite Minissatélite Microssatélite Repetições dispersas

13 DNA Extragênico DNA Repetitivo em tandem Satélite (bloco total: 100 Kb até 1Mb) Tipo 1 unidade de repetição: 28-48pb: heterocromatina centromérica. Tipo 2 e 3-5pb: todos cromossomos Tipo alfa 171pb: heterocromatina centromérica Tipo beta 68pb: heterocromatina centromérica dos cromos. 1, 9, 13, 14, 15, 21, 22 e Y

14 DNA Extragênico DNA Repetitivo em tandem Minissatélite (bloco: 0,1 até 20 Kb) Família telomérica tamanho da unidade de 6 pb: todos os telômeros Família hipervariável 9 a 24 pb: todos os cromossomos, em geral na proximidade dos telômeros Microssatélite (bloco: menor que 150 pb) Tamanho da repetição 1 a 4 pb: todos os cromossomos

15 DNA Extragênico DNA Repetitivo disperso SINEs: elementos dispersos curtos. Ex. Alu LINEs: elementos dispersos longos Muitos membros das famílias de DNA repetitivo disperso podem ser considerados como elementos transponíveis.

16 Genes e sequências relacionadas DNA não codificador Pseudogenes: após duplicação gênica perda de pressão seletiva: não funcional Introns: tamanho bastante variado 3 regiões conservadas (recomposição) Pequenos snrna (codificador??) Genes internos (codificador??) Papel evolutivo no embaralhamento de exons

17 Genes dentro de genes: intron 26 do gene da neurofibromatose tipo I contém 3 genes, cada um com 2 exons, na fita antisense.

18 Genes e sequências relacionadas DNA não codificador Regiões não traduzidas 5 : Regulação da expressão gênica Regiões não traduzidas 3 : Sítios de poliadenilação

19 Genes e sequências relacionadas DNA codificador Maioria do genes: polipeptídeos diversas funções: Proteínas estruturais Enzimas Proteínas de transporte Hormônios Receptores Proteínas regulatórias Alguns genes: RNAs maduros: trna, rrna, snrna

20 Distribuição dos genes Genes Organizados Exemplos Mesmo produto Freqüentemente em rdna, histonas bloco Expressão tecido específica: isoformas ou isozimas Às vezes em bloco, às vezes não sintênicos Isozimas específicas para diferentes compartimentos subcelulares Enzimas na mesma via metabólica Bloco: Amilases pancreática e salivar (1p21); não sintênico: -actina músculo esquelético (1p) e cardíaco (15q) Em geral não sintênico Aldeído desidrogenase citoplasmática (ALDH1-9q) e mitocondrial (ALDH2-12q) Em geral não sintênico Esteróide 11-hidrolase (8q); Esteróide 17-hidrolase (10); Esteróide 21-hidrolase (6p); Em geral não sintênico Hemoglobina (16p) e (11p) Subunidades da mesma proteína Ligante e seu receptor Em geral não sintênico Insulina (INS 11p) e seu receptor (INSR 19p)

21 Fig. Exons (%) em relação ao comprimento do gene. Genes humanos variam bastante em tamanho e na proporção exônica.

22 Tamanho médio de exons e introns de genes humanos Kb

23 Exemplos de DNA repetitivo em região codificadora Gene Tamanho da repetição (aa) n o de cópias homologia entre as cópias

24 Processamento alternativo Gene ED1 Displasia Ectodérmica Hipoidrótica