ORGANIZAO FUNCIONAL do GENOMA 1 Introduo 2 Organizao

ORGANIZAÇÃO FUNCIONAL do GENOMA 1 -Introdução 2 -Organização cromossômica: DNA repetitivo de sequência simples 3 -Organização cromossômica: DNA moderadamente repetitivo 4 -DNA móvel: transposons de DNA 5 -DNA móvel: retrotransposons LTR 6 -Organização cromossômica dos genes 7 -Efeito do DNA móvel na evolução Edmar Vaz de Andrade www. ufam. edu. br/~edandrade@ufam. edu. br

3 -Elementos cromossômicos Organização Local da Cromatina com Formação de alças 2 Adaptado de: (1) Misteli, T. (2007) Beyond the Sequence: Cellular Organization of Genome Function. Cell 128, 787– 800. (2) Schneider, R. and Grosschedl, R. (2007) Dynamics and interplay of nuclear architecture, genome organization, and gene expression. Genes Dev. 21: 3027 -3043

3 -Elementos cromossômicos Uma única molécula de DNA duplafita Cromossomo metafásico eucariótico Cada cromátide irmã (idênticas entre si) é formada por uma molécula de DNA 3

Tamanho e a seqüência estrutural da molécula de DNA Células de Drosophila possuem 25 x mais DNA do que as células de E. coli Uma célula de levedura possui 4 x mais DNA que uma célula de E. coli Células humanas e de muitos outros mamíferos possuem cerca de 600 x mais DNA do que a E. coli. 4

1 -Introdução Comparação da organização genômica entre leveduras, mosca das frutas e homem Introns: em verde Éxons: em azul Região intergênica: linha preta 5

1 -Introdução Em humanos Éxons: 50 a 200 pares de bases (pb) Introns: 90 a 3. 300 pares de bases Região codificadora: aproximadamente 1, 5% do genoma total (em geral seqüências únicas) Região não-codificadora: íntrons e região intergênica (rica em seqüências repetitivas) 6

2 -Organização cromossômica: DNA repetitivo de sequência simples DNA satélite Repetições consecutivas (14 -500 pb) em uma região de 20 -100 kb Microssatélites repetições com 1 a 13 pb em repetições consecutivas em uma região de até 150 pb Em geral distribuídas no centrômero e telômeros 7

2 -Organização cromossômica: DNA repetitivo de sequência simples γ 8 Mecanismo para diferenças no número de repetições de seqüência simples (microssatélites) entre indivíduos de uma mesma espécie

3 -Organização cromossômica: DNA moderadamente repetitivo Propriedade de se deslocarem ao longo do genoma (transposição): Elementos móveis ou DNA móvel Centenas a milhares de pares de bases Classes: Transposons de DNA Retrotransposons Simbiontes Moleculares: DNA egoísta (Francis Crick) 9

3 -Organização cromossômica: DNA moderadamente repetitivo Mecanismo geral de transposição das duas principais de classes elementos móveis 10

4 -DNA móvel: transposons de DNA Enzimas necessária para transposição Estrutura geral de uma Seqüência de Inserção (IS) em bactérias 11

4 -DNA móvel: transposons de DNA Transposição de IS em bactérias 12

5 -DNA móvel: retrotransposons LTR Transcriptase reversa, integrase e outras proteínas retrovirais Estrutura geral de um retrotransposon LTR (Repetição Terminal Longa) eucariótico 13

6 -Organização cromossômica dos genes - Genes solitários Cerca de 25 a 50% dos genes que codificam proteínas estão representados em uma única vez no genoma haplóide; - Exemplo: lisozima encontrada na lágrima humana. 14

6 -Organização cromossômica dos genes - Genes duplicados - Possuem seqüências semelhantes, mas não idênticas, normalmente com 5 a 50 kb de distância entre si. - Genes que codificam para betaglobina em humanos 15

6 -Organização cromossômica dos genes • - Genes repetidos e consecutivos - São distinguidos genes duplicados porque seus múltiplos genes consecutivos repetidos codificam proteínas ou RNA funcionais idênticos ou quase idênticos. - Codificam os r. RNA, t. RNA e histonas 16

7 -Efeito do DNA móvel na evolução L 1: seqüência não codificadora repetitiva Duplicação de genes por recombinação desigual Recombinação meiótica em célula germinativa 17

7 -Efeito do DNA móvel na evolução Agrupamento de genes de beta globina em humanos Genes Duplicados Gγ e Aγ: isoformas fetais – maior afinidade por O 2 18

7 -Efeito do DNA móvel na evolução Embaralhamento de éxons pela recombinação entre repetições intercaladas homólogas Alu: retrotransposon eucariótico Simbiontes Moleculares: DNA egoísta (Francis Crick)? ? ? 19

Quando não mencionado, as figuras apresentadas foram retiradas, com ou sem modificações, das seguintes referências: 1. LODISH, H; DARNELL, J. E. e BALTIMORE, D. 2005. “Biologia Celular e Molecular”, 5ª edição. Artmed Editora SA. Porto Alegre-Brasil. (www. whfreeman. com/lodish) 2. LEHNINGER, A. L. NELSON, D. L e COX, M. M. 2000. “Principles of Biochemistry”. 3ª Edition, Worth Publitions. 20