Organização Gênica de Eucariotos Profª Marília Scopel Andrighetti

Classificação dos seres vivos de acordo com Woese (1977)

Protistas (protozoários) Domínio Eukarya Reinos Protistas (protozoários) Fungi (fungos) Plantae (vegetais) Animalia (animais)

GENE Sequência nucleotídica necessária e suficiente para a síntese de um polipeptídeo ou de uma molécula de RNA estável

Estrutura e expressão de um gene eucariótico

Tamanho médio dos genes Maiores em Eucariotos E. coli – 0,9 kb S. cerevisiae – 1.4 kb D. melanogaster – 11,3 kb H. sapiens – 19,2 kb

Há uma tendência geral de aumento do número de genes interrompidos, do número de íntrons por gene e do tamanho dos íntrons individuais à medida que se avança na escala evolutiva, o que determina que o tamanho médio dos genes (incluindo íntrons) seja maior em organismos mais complexos

Íntrons Um gene contém em média 3,7 íntrons por kb de região codificadora No homem o número médio é de 5 íntrons por gene 94% dos genes contém íntrons O tamanho médio dos íntrons é de 125 pb O tamanho médio dos éxons é de 90 a 120 pb (30 a 40 aa)

Então, porque a evolução nos presenteou com estas sequências? A presença de íntrons nos genes eucarióticos, aparentemente, representa um enorme desperdício celular Então, porque a evolução nos presenteou com estas sequências? Mecanismo de proteção contra mutações Diversidade: genomas (splicing alternativo) Regulação gênica...

Genomas Eucarióticos - Aspectos Gerais Genoma nuclear (gDNA): material genético contido no núcleo Genoma de organelas (mtDNA e ctDNA): mitocôndrias, cloroplastos DNA dividido em 2 ou mais cromossomos Geralmente diplóides: 2 conjuntos de cromossomos Podem ser haplóides (leveduras e alguns fungos com 1 conjunto) ou poliplóides (3 ou mais cópias de cada cromossomo) Dois ou mais cromossomos lineares 10

Célula animal Célula vegetal

Número de cromossomos em alguns organismos

CARIÓTIPO Cariótipo normal conjunto cromossômico Síndrome de Down Síndrome de Turner Síndrome de Cri du chat

Conteúdo de DNA por genoma haplóide = Valor C Quantidade de DNA presente no genoma em pb! Procariotos: 5 x 10 5 e 10 7pb - Eucariotos: 107 a 1011 Quanto mais complexo o organismo, maior o valor C 14

Conteúdo de DNA por genoma haplóide = Valor C Quantidade de DNA presente no genoma em pb! Procariotos: 5 x 10 5 e 10 7pb - Eucariotos: 107 a 1011 Quanto mais complexo o organismo, maior o valor C 15

Paradoxo do Valor C É a impossibilidade de correlacionar o tamanho do genoma (valor C) com a complexidade das características morfológicas, fisiológicas e comportamentais do organismo. Resultado da presença de sequências de DNA repetida

Acredita-se que o número total de genes seja proporcional ao aumento da complexidade dos organismos reduzido

Número de proteínas ≠ número de genes Número de proteínas maior do que o número de genes Geração de múltiplas cópias de RNA a partir de um único gene Produz 18 isoformas da proteína, a partir do uso de 2 códons de início de tradução alternativos e por splicing alternativo de 12 dos seus 23 éxons Gene da proteína 4.1 de eritrócitos humanos

Cinética de renaturação de um genoma eucariótico: estimativa da fração de um genoma que corresponde a sequências únicas ou repetidas DNA extraído é fragmentado, desnaturado e renaturado. A proporção de moléculas renaturadas em relação às desnaturadas é analisada em função do tempo Quanto maior for a proporção de sequências únicas no genoma, maior será o tempo necessário para renaturação. Sequências repetidas tem maior velocidade no processo de renaturação

Classes de sequências Sequências não-repetitivas (muito complexas) Sequências moderadamente repetitivas Sequências altamente repetitivas (pouco complexas)

Moderadamente repetitivos: Famílias gênicas 25 a 50% dos genes são de cópia única (não repetitivo) Família gênica: possuem sequências com grau variado de similaridade entre si – 30% a 40 % de identidade. Tem funções relacionadas ou idênticas, mas podem ser expressos em diferentes estágios. Agrupamento de genes ou espalhados pelo genoma Moderadamente repetitivos: Genes que codificam tRNAs: > 1300 cópias no homem Genes que codificam rRNA: de 100 a 200 cópias por genoma Genes que codificam histonas: 300 a 1.000 cópias (ouriço-do-mar)

Sequência de DNA repetitivo DNA de sequência simples Sequência curta (5 a 10 pb) repetida milhares de vezes em tandem. Representa 10 a 15% do DNA de mamíferos Fração de reassociação intermediária: sequências moderadamente repetitivas (25 a 40% do DNA). Maior parte derivada de sequências de famílias de elementos transponíveis Transposons: capazes de mudar de posição no genoma (transposase) Retrotrasposons: movimento é mediado por um RNA e envolve uma etapa de transcrição reversa de seu RNA.

Genomas de Organelas ctDNA Genomas Extranucleares: codificam funções relacionadas ao metabolismo das próprias organelas Mitocôndrias – mtDNA Plastídios: família de organelas vegetais Cloroplastos Cromoplastos Amiloplastos Elaioplastos ctDNA

Estrutura de um Gene de Procarioto Estrutura de um Gene de Eucarioto Promotor Região Codificadora Terminador Estrutura de um Gene de Eucarioto Promotor Região Codificadora Sítio de PoliA hnRNA AAAAAAAAAA mRNA Exon Intron DNA RNA