Genética Molecular e Humana

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1 Genética Molecular e Humana
Teórica 15

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Sumário: Capítulo XIX. Genómica Mapas físicos, citológicos e genéticos dos cromossomas. O projecto do genoma humano Função genómica determinada por ensaios de RNA e proteínas Genómica comparativa 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

3 Genómica Subdisciplina da genética que foca a estrutura e função da totalidade dos genomas.

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Genómica Genómica estrutural—o estudo da estrutura do genoma Genómica Funtional—o estudo da função do genoma Genómica Comparativa—o estudo da evolução do genoma Proteómica—a determinação da estrutura e função de todas as proteínas do indivíduo 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

5 © John Wiley & Sons, Inc.

6 © John Wiley & Sons, Inc.

7 © John Wiley & Sons, Inc.

8 Hoje há mais. Podem verifical em GOLD www.genomesonline.org
Em Maio de 2008 havia > 2000 virus 1325 plasmideos 1373 mitochndrias 131 cloroplastos 109 archaea 687 eubacteria 23 eukaryotas Hoje há mais. Podem verifical em GOLD Bioinformatica é essencial © John Wiley & Sons, Inc.

9 Mapas Genéticos, Citológicos, e Físicos dos cromossomas
A localização cromossómica dos genes e outros marcadores moleculares podem ser mapeadas com base em: frequências de recombinação, posições relativas a características citológicas ou por distância física.

10 Os vários tipos de mapas
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Mapas de Correlação Mapas Genéticos baseados em frequências de recombinação. Mapas Citológicos baseados em padrões de coloração com diferentes corantes. Mapas físicos baseados em distâncias moleculares. Marcadores Âncora mapeados genéticamente e físicamente e usados para correlacionar os mapas. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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(RFLPs) 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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14 Correlação de RFLP e mapa citológico do cromossoma humano 1
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Mapas Citogenéticos Padrões de bandas com diferentes corantes. Fluorescent in situ hybridization (FISH) pode ser usado para detectar sequências específicas no mapa citogenético. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

16 Mapas Físicos: Baseados nas sequências
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Em Suma Os mapas mais completos incluem informação correlacionada dos vários tipos de mapas (genéticos, citológicos e físicos). Existem mapas bastante completos para vários organismos vivos incluindo os Humanos. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

18 O Projecto do genoma Humano
Os 24 cromossomas humanos têm mapas genéticos, citogenéticos e físicos disponíveis com a sequência de nucleótidos totalmente determinada.

19 Mapa Anotado de um segmento de 4 Mb do Cromossoma 1
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20 Classificação Funcional dos Genes Humanos
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21 Homologia das Proteínas Humanas
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O Genoma Humano 1 gene por 145 kb (mas há clusters). Um gene humano tem em média 27,000 bp e 9 exões. Exons são 1.1% do genoma, intrões 24%, e 75% do genoma é DNA intergénico. 44% do DNA inetrgénico é derivado de elementos transponíveis. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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Genes Humano Há 22,287 genes codificadores de proteína. O resto codifica (rRNA, tRNA, snRNA, miRNA). 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

24 Projecto ENCODE: Identificação de Elementos não Génicos Funcionais
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HapMap Os polimorfismos de nucleótidos simples ou single-nucleotide polymorphism (SNP) representam uma substituição num único par de bases. A maioria dos SNPs são em regiões não codificantes. Entre dois indivíduos, há um SNP em cada 1200 pares de bases. Os SNPs podem ser detetados usando tecnologias de chip gene. Um haplotipo é um conjunto de SNPs no mesmo cromossoma que tende a ser herdado em conjunto. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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Haplotipos 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

27 Microarrays Permitem estudos de expressão de todos os genes de um organismo em simultâneo.

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Análise de Dot Blot Sondas específicas para cada gene são aplicadas num substrato. Preparações de cDNA são hibridizadas com a membrana. O cDNA marcado fica ligado e é observada a hibridização. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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31 Microarrays (Chips Genéticos)
Um Microarray contem milhares de sondas de hibridização que representam o genoma da espécie. As sondas fixas no substrato são hibridizadas com amostras de cDNA fluorescentes. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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Chips de Genes 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

33 Proteína Verde Fluorescente (GFP) como Reporter
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Em Suma Após conhecida a sequência genética do genoma as questões voltam-se para a expressão espacial (nos vários tecidos) e temporal dos genes no organismo. Os Microarrays permitem estudar a expressão de milhares de genes simultâneamente. Genes quiméricos conjugando o gene de interesse com a proteína fluorescente verde (GFP) podem ser usados para determinar a localização da expressão de um gene na célula. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

36 Genómica Comparativa Comparação de sequências genómicas de várias espécies para melhor compreensão das suas relações taxonómicas e evolução das moléculas em questão.

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Bioinformática Recolha, manipulação, armazenamento e classificação de informação biológica (particularmente sequências de DNA e porteínas). 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

38 BLAST algoritmo para comparação de sequências GenBank.
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39 Programas e algoritmos para determinação de ORFs (Open Reading Frames)
Só a leitura na posição 5 pode corresponder a uma zona pertencente a uma ORF maior. Todas as outras incluem codões de terminação. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

40 Caracterísicas genéticas utilizáveis em bioinformática
ORFs Locais de Splicing de Intrões Outras sequências reguladoras. Factores específicos Composição em bases Definição de Codões Elementos reguladores 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

41 Alinhamentos Múltiplos (Programa GCG “PileUp”)
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GenesHomólogos Homólogos genes semelhantes por serem resultantes de um ancestral comum. Parálogos são homológos dentro da espécie. Ortólogos são genes homólogos em espécies diferentes. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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Genomas Procariotas 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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Genoma de E. coli 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

45 Genomas Mitocondriais
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46 Genoma das mitocôndrias humanas
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Genomas Eucariotas Saccharomyces cerevisiae Completado em 1996 12,068 kb 5885 genes codificadores de proteínas, 140 rRNAs, 40 snRNAs, e mais de 200 tRNAs Outros Genomas eucariotas Caenorhabditis elegans (1998) Drosophila melanogaster (2000) Arabidopsis thaliana (2000) Homo sapiens (2001) 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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49 Resultados das comparações
Densidade genética varia muito em eucariotas. Com o aumento da complexidade em termos de desenvolvimento diminui a densidade genética. Genomas maiores têm mais DNA repetitivo Intrões maiores Regiões intergénicas maiores. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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Os Genomas dos cereais 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

51 Análise comparativa de cromossomas de mamíferos
A técnica de Zoo-FISH permite comparar cromossomas de diferentes espécies. Há conservação da sintenia (posição dos genes no cromossoma) nos cromossomas de mamíferos. Isto nota-se pela: Conservação de grandes segmentos dos cromossomas Junção de segmentos de cromossomas diferentes. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

52 Cromossomas inteiros conservados
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53 Grandes segmentos cromossómicos conservados
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54 Novas sintenias produzidas por fusão de cromossomas
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55 Genética Molecular e Humana MJC
Em Suma A genómica comparativa revela nova informação sobre as relações entre os vários grupos taxonómicos. A Bioinformática é a ciência que armazena, compara e extrai informação de sistemas biológicos especialmente de sequências de DNA e proteínas. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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Em Suma Os organismos eucariotas com complexidade maior nos seus genomas têm uma proporção diminuida de genes codificadores de proteínas aumentando a quantidade de DNA não codificadora e com função desconhecida. A genómica comparativa tem revelado uma conservação importante na sintenia de espécies eucarióticas próximas tais como mamíferos e cereais. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC

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Recursos Capítulos 15 do Snustad 5ª Edição. 2/Maiol/2013 Genética Molecular e Humana MJC