Ácido Nucleicos e Cromatina
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Ácido Nucleicos e Cromatina
MSc Thiago Silva Frauches
Uma Breve História
• 1865 – Trabalhos de Mendel• 1868 – Descoberta da Nucleína• 1903 – A herança cromossômica • 1928 – Descoberta do Princípio Transformante
As Evidências• Correlação entre os padrões de transmissão de
genes e o comportamento dos cromossomos durante a reprodução sexual
• A maior parte do DNA de uma célula está situada nos cromossomos
• As células somáticas contêm duas vezes mais DNA do que as células germinativas
• A composição molecular do DNA é a mesma em todas as células de um organismo
• O DNA é mais estável
O Experimento de Griffith
• 1944 – Descoberta da Natureza do Princípio Transformante
• 1952 – A Comprovação
Experimento de Avery, MacLeod e McCarty
• 1953 – Elucidação da Estrutura do DNA– Difração de Raio-X de Franklin e Wilkins– Regra de Chargaff
Funções do Material Genético
• Função genotípica – replicação • Função fenotípica – expressão gênica• Função evolutiva – mutação
• RNA também pode estocar a informação genética
• E os príons?
A Estrutura do DNA e do RNA
• A natureza das subunidades químicas no DNA e no RNA– Nucleotídeos
• Grupo fosfato• Pentose• Base nitrogenada
• Purinas – Adenina e Guanina• Pirimidinas – Citosina, Timina e
Uracila
O DNA
• O DNA se apresenta como uma dupla hélice• Os nucleotídeos são unidos por ligações
fosfodiéster
• Os filamentos da dupla hélice são mantidos juntos por pontes de hidrogênios
• O pareamento de bases é específio: A-T e C-G• A-T – duas pontes H• C-G – três pontes H• Os filamentos são complementares e
antiparalelos
A diversidade da Forma
• DNA B – condições fisiológicas• DNA A – Alta concentração de sais ou em
estado desidratado• DNA Z – formado por pares alternantes G-C e
C-G
• Super-hélices – formada pela espirilação excessiva do DNA.
• Super-helicoidização positiva e negativa
O RNA
• Geralmente são filamentos simples helicoidais• Constituição de bases: A, G e C, U• Pareamento: A-U e G-C• Possuem funções diversas
Os tipos de RNA
• mRNA – transferência da informação genética
• tRNA – transferência de aminoácidos para o complexo mRNA/ribossomo
• rRNA – parte integrante dos ribossomos
Outros Tipos
• hnRNA – precursores de mRNA e outros tipos de RNA
• snRNA – participam de diversos processos nucleares e do splicing de pré RNAs
• snoRNA – processamentos e modificações químicas de rRNA
• scRNA – seleção de proteínas para secreção
Estrutura Cromossômica de Procariontes e vírus
• São monoplóides – possuem 1 conjunto de genes
• Possuem 1 único cromossomo circular – DNA ou RNA
• Genoma compactado e organizado em domínios super-helicoidizado negativamente de forma independente
Estrutura Cromossômica de Eucariontes
• Possuem dois conjuntos completos de genes• DNA de maior grandeza• DNA organizado em pares de cromossomos
lineares individuais
Constituição da Cromatina
• RNA• DNA• Proteínas Básicas – histonas• Proteínas ácidas – não histônicas
Histonas
• Possuem papel estrutural na cromatina• Se subdividem em 5 classes: H1, H2a, H2b, H3
e H4• Protamina• Nucleossomos
Proteínas não Histônicas
• Formadas por um grupo heterogênio• Apresentam diversidade conforme o tipo
celular• Não participam da compactação do DNA• Talvez estejam envolvidas em processos de
regulação da expressão gênica
Os níveis de compactação do DNA• 1º Nível de compactação
• 2º nível de compactação – fibras de cromatina
• 3º nível – ???
Centrômeros
• Centrômeros– Em humanos – sequênciasatélite
Telômeros
• Características:– São sequências curtas de nucleotídeos em
repetições encontradas nas extremidades dos cromossomos
– 5’T1-4 A1-0 G1-8 – em humanos TTAGGG– O número de repetições é altamente variável
Telômeros
• Funções:– Impedem o ataque de desoxirribonucelases– Evitam a fusão de outras moléculas de DNA às
pontas– Facilitam a replicação das pontas das moléculas
lineares de DNA sem perda de material
Sequências Repetidas de DNA
• São agrupadas em 3 classes:– Sequências únicas de DNA – 1 a 10 cópias
p/genoma– Sequências moderadamente repetidas – 10 a 105
cópias p/genoma– Sequências altamente repetidas – mais de 105
cópias p/genoma
• Sequências únicas de DNA – 50% em humanos– A maioria dos genes que codificam proteínas e
sequências reguladoras da expressão gênicas
• Sequências moderadamente repetitivas– 45% em humanos– Geralmente intercalam segmentos com
sequencias de cópia únia– Podem ser formadas por repetições do mesmo
gene– Elementos transponíveis
• LINE• SINE• LTR• Transposons
• Relevância dos transposons– Inserções podem provocar mudanças fenotípicas• Acolinesterasemia• Neurofibromatose• Hipercolesterolemia• talassemia
• Sequências altamente repetitivas– Estão presentes na região dos centrômeros e
telômeros– Função???