Organização do Genoma Ana Luísa Carvalho Bibliografia: The Cell – A Molecular Approach (Fourth Edition) Geoffrey M. Cooper & Robert E. Hausman. ASM Press & Sinauer Associates, Inc (Disponível para ser requisitado na Biblioteca do Dep. Zoologia)

EspécieTamanho do genoma (1000s de pares de nucleótidos por genoma haplóide) Número de genes Escherichia coli Mycobacterium tuberculosis Saccharomyces cerevisiae 12069~6300 Arabidopsis thaliana~142000~26000 Drosophila malanogaster ~137000~14000 Homo sapiens~ ~30000 Alguns genomas foram já completamente sequenciados

Comparação entre genomas de diferentes espécies: Sequências de nucleótidos com função (por exemplo genes que codificam proteínas) são conservadas, enquanto que porções do DNA que não têm função sofrem mutações ↓ Comparação entre genomas permite identificar zonas conservadas, presumivelmente funcionais Homem e rato: divergiram há de anos, a partir de um ancestral mamífero comum; divergiram há tempo suficiente para ter havido mutações, as regiões conservadas são aquelas nas quais mutações resultaram em perda de função e eventual eliminação dos indíviduos onde ocorreram (selecção natural) Principais zonas conservadas: Genes que codificam proteínas Locais de ligação de proteínas reguladoras da expressão genética Sequências que resultam na produção de RNA que não é traduzido

Classificação do DNA eucariota Genes que codificam proteína ou RNA  Genes isolados  Famílias de genes e pseudogenes  Genes repetidos muitas vezes, que codificam rRNA, tRNA e histonas DNA não codificante (>95% no genoma humano) DNA repetitivo Espaçadores de DNA não classificados

Genes que codificam proteína  Genes isolados (25—50% dos genes)  Famílias de genes e pseudogenes Uma família de genes: os genes da  -globina Locus da  -globina Cromossoma 11  GG AA AdultoFetalEmbrinónica Pseudogene

Genes repetidos muitas vezes, que codificam rRNA, tRNA e histonas O mesmo gene, repetido muitas vezes Função: Garantir que o gene é eficientemente transcrito Exemplo: Fase embrionária, células duplicam em ~24h, e têm entre 5-10 milhões de ribossomas Para produzir rRNA suficiente para este número de ribossomas são necessárias pelo menos 100 cópias dos genes para rRNA por célula

DNA repetitivo Repetições seguidas de milhares de cópias de uma sequência curta (5 – 200 nucleótidos) - “DNA satélite” ~3% do genoma da maioria dos eucariotas Satélites de DNA não são transcritos Alguns satélites de DNA têm um papel na estrutura dos cromossomas (centrómeros, telómeros) Sequência repetida é muito conservada entre indivíduos; número de repetições varia entre indivíduos (“DNA fingerprinting”)

DNA repetitivo Repetições espalhadas de centenas de cópias de uma sequência Sequência curta (~300 nucleótidos) – SINEs (“small interspersed elements”); por exemplo, sequências Alu Sequência longa (~6-7 k-b) – LINEs (“long interspersed elements”) SINEs e LINEs são transcritos, e alguns dos LINEs codificam proteína, mas de função fisiológica desconhecida

DNA dos organitos celulares DNA mitocondrial DNA dos cloroplastos (mitocôndrias e cloroplastos contêm também ribossomas e tRNA)

DNA mitocondrial O conteúdo celular em DNA mitocondrial depende do número de mitocôndrias Nos mamíferos, o DNA mitocondrial é herdado quase exclusivamente da mãe (99.99% no homem; a célula sexual masculina contribui pouco para o citoplasma do zigoto) Grandes semelhanças com o DNA da bactéria Rickettsia prowazekii

DNA mitocondrial humano DNA circular, de pb Codifica 2 tipos de rRNA 22 tipos de tRNA (usados para traduzir os mRNAs mitocondriais) tem 13 sequências que começam com um codão ATG e que podem codificar peptídeos com mais de 50 aas (subunidades dos complexos multimérios da cadeia respiratória) A maioria das proteínas mitocondriais são sintetizadas nos ribossomas citoplasmáticos e exportadas para a mitocôndria