Baixe Apostila de Biologia Molecular focada p/ Medicina. São adaptações das aulas ministradas. e outras Transcrições em PDF para Biologia molecular, somente na Docsity!
- ▪ O Dogma Central e Generalidades........................................................
- ▪ Bioquímica dos Ácidos Nucleicos..........................................................
- ▪ Conceitos Complementares (Ácidos Nucleicos)....................................
- ▪ Transcrição............................................................................................
- ▪ Tradução..............................................................................................
- ▪ Conceitos Complementares (Tradução)..............................................
- ▪ Mutações..............................................................................................
- ▪ Nomenclatura das Mutações................................................................
- ▪ Replicação do DNA.............................................................................
- ▪ Revisão e Reparo do DNA...................................................................
- ▪ Técnicas de Biologia Molecular...........................................................
- ▪ VNTRs e STRs....................................................................................
Projeto Genoma Humano (1990-2003)
❖ Contou com a participação de cientistas de 18 países;
❖ Objetivo: Realizar o sequenciamento das bases nitrogenadas do DNA humano;
❖ Resultado: 30.000 genes e se 3,2 a 3,4 bilhões de bases nitrogenadas.
Medicina Personalizada
❖ Nutrigenética: ciência que estuda o efeito da variação genética em resposta à dietas alimentares.
❖ Nutrigenômica: se caracteriza pelo estudo do impacto dos nutrientes na expressão gênica, o que permite
conhecer melhor o mecanismo de ação das substâncias biologicamente ativas contidas nos alimentos e seus efeitos benéficos.
Ligação Nucleosídica
❖ Os nucleotídeos estão ligados por uma ligação fosfodiéster , que ocorre entre a hidroxila do C-3’ e o grupo fosfato ligado à hidroxila do C-5’; assim, em uma extremidade (5’), temos livre um grupo fosfato, enquanto na outra (3’) temos a hidroxila (OH-); Isso determina que o crescimento do DNA se faça no sentido 5’ → 3’.
Estrutura do DNA (Ácido Desoxirribonucleico)
❖ Formado por 2 cadeias de polinucleotídeos, dispostas em hélice , da esquerda para a direita; ❖ As duas cadeias de polinucleotídeos são antiparalelas; ❖ A replicação do DNA só ocorre no sentido 5’ → 3’; ❖ A proximidade das bases possibilita a formação de ligações H: (A) pareia-se com (T) por meio de 2 ligações H, enquanto que a (C) pareia-se com (G) por meio de 3 ligações H.
❖ A dupla hélice é mantida por interações hidrofóbicas, que forçam as bases a se posicionarem dentro da dupla hélice; ❖ Complementariedade Reversa: a extremidade 5’ de uma fita corresponde a extremidade 3’ da outra fita: 5’ – C T A A G C C T – 3’ 3’ – G A T T C G G A - 5’
Estrutura do RNA (Ácido Ribonucleico)
❖ Molécula formada por apenas 1 cadeia de nucleotídeos; ❖ A Timina (T) é substituída por Uracila (U) , e essa base possui um grupo metil (CH³) ligado ao anel pirimidínico;
Conjugação Bacteriana
Transformação Bacteriana
❖ Processo atualmente utilizado para produção de insulina humana recombinante.
Capeamento, Poliadenilação e Splicing – Esquema
Transporte dos Ribossomos (Nucléolo → Citoplasma) por meio dos Poros Nucleares
❖ Esse processo ocorre por meio de um grupo proteico chamado de Carioferinas , divididas em Importinas ou Exportinas : as proteínas (macromoléculas) a serem transportadas devem apresentar uma “etiqueta de reconhecimento” (sequência específica de aminoácidos) denominada Sinal de Localização Celular ; as Carioferinas reconhecem estas sequências e transportam as macromoléculas através dos Poros Nucleares , por meio de gasto de ATP ou GTP ; ❖ Moléculas de até 9mm se difundem pelo poro passivamente.
Adenosina Trifosfato (ATP)
❖ Nucleotídeo trifosfatado constituído por: ▪ 1 Adenina (Base nitrogenada); ▪ 1 ribose (Pentose); ▪ 3 fosfatos (PO4³-). ❖ A energia química contida no ATP se localiza nas 3 ligações covalentes entre os fosfatos; portanto, a energia pode ser obtida através da clivagem (quebra) dessas ligações, seguindo a seguinte “cascata” bioquímica: ATP → ADP (Adenosina DIfosfato) → AMP (Adenosina MONOfosfato)
RNA Polimerase – Características
❖ Utiliza como substratos os ribonucleotídeos trifosfatados: ATP, UTP, CTP e GTP; ❖ Pode reconhecer o início e o fim dos genes ; ❖ Reconhece sequências “assinaturas” (promotor); ❖ Abre a dupla-hélice de DNA, expondo a sequência a ser transcrita ; ❖ Move-se pela fita de DNA ligando os ribonucleotídeos.
RNAs Polimerases – Reconhecimento para início da Transcrição
❖ É realizada pelo reconhecimento da região promotora; nos procariotos, quem faz este reconhecimento é o fator sigma, enquanto que em eucariotos, quem o faz são os fatores de transcrições; ❖ Nos promotores, a sequência de iniciação está do lado 5’ de um gene; ❖ Após o reconhecimento, a RNApol liga-se ao DNA, para iniciar a transcrição.
Transcrição em Procariotos
1. A RNApol bacteriana é quem contém o fator sigma (que reconhece a região promotora), e logo após o início da transcrição, o fator é liberado e a enzima se move pela fita de DNA, sintetizando o RNA; 2. A elongação da cadeia continua até a RNApol encontrar uma sequência denominada silenciadora: neste momento, a enzima libera o DNA molde e a nova fita de RNA sintetizada; 3. Em seguida, a polimerase se reassocia com o fator sigma, pesquisa uma outra região promotora e inicia o processo novamente.
❖ OBS: Essa transcrição é policistrônica , ou seja, uma única fita de RNA-m carrega informação genética
de mais de um gene, que resultará em mais de uma proteína / produto funcional.
Transcrição em Eucariotos
❖ É monocistrônica ;
❖ Necessita de fatores de transcrição gerais e específicos para iniciar o processo;
❖ Fatores de Transcrição (TFs): proteínas que se ligam ao DNA (regiões promotora, silenciadora e
enhancers ) a fim de auxiliarem no controle da expressão gênica; apresentam o sítio - de início da transcrição de um gene - para a RNApol se ligar;
❖ Controle da Expressão Gênica:
▪ Região promotora: região localizada antes (5’) da sequência codificadora. Possui sequência reconhecidas pelos TFs gerais , sequências essas que sinalizam o início da transcrição. ▪ Os principais promotores são: TATA box, ilhas CpG, CAAT box, entre outros; ▪ Os TFs específicos reconhecem algumas sequências específicas no DNA de determinados tecidos, e é esse mecanismo que ativa ou inativa genes em tecidos específicos; ▪ TFs Gerais: os principais são TFIID e TFIIB ; o TFIID possui um componente denominado TBP, que se liga ao DNA na TATA box, a fim de posicionar o TFIID próximo ao início da transcrição, enquanto que o TFIIB se junta ao complexo formado para preparar o DNA para a transcrição.
▪ Enhancers / Silenciadores: Regiões nas quais os TF específicos se acoplam, ativando ou
desativando a transcrição , respectivamente; estes são os principais reguladores gênicos que explicam a diferenciação celular e muitos outros processos genéticos.
Transcrição em Procariotos e Eucariotos – Principais Diferenças
❖ Nos procariotos , um único RNA-m pode conter informações codificantes de vários genes (estrutura policistrônica ); nos eucariotos, a transcrição tem estrutura monocistrônica ; ❖ Devido à ausência de envelope nuclear nas bactérias, a transcrição e tradução nestes seres ocorrem no mesmo compartimento ( citoplasma ): uma vez transcrito, o RNA-m é imediatamente traduzido; já nos eucariotos, o RNA-m só se torna “traduzível” (maduro) após passar por um processamento dentro do núcleo, e só posteriormente ser enviado ao citoplasma.
Processamento do pré RNA-m - Splicing
❖ Splincing: É o processo de retirada de íntrons (partes do gene que não são transcritas) e a união do
éxons, tornando o RNA maduro para ser exportado a citoplasma. ▪ Obs.: Só existe íntron após o 1º éxon!! Antes do 1º éxon, existe a região promotora! ▪ Início do íntron: dinucleotídeo GU; ▪ Final do íntron: dinucleotídeo AG; ▪ Spliceossoma: conjunto de proteínas e snRNAs ( splicing RNA) que participam das reações de splicing.
❖ Poliadenilação: A enzima denominada poli(A)-polimerase adiciona aproximadamente 200 a 250
resíduos de AMP (adenilatos ) à extremidade 3’ livre do RNA.
▪ Funções:
✓ Facilitação do transporte de RNA do núcleo para o citoplasma;
✓ Estabilização da molécula de RNA-m no citoplasma, evitando a degradação da extremidade 3’ do
RNA-m;
✓ Facilita a tradução pois intensifica o reconhecimento do RNA-m pelo ribossomo.
Exportação do RNA maduro para o Citoplasma
❖ Um conjunto especializado de proteínas de ligação de RNA sinaliza que um m-RNA maduro está pronto para a exportação: a capa e a cauda poli-A são “marcadas” por proteínas que reconhecem essas modificações; ❖ Simultaneamente, um complexo proteico de junção de éxons é depositado no pré-RNAm depois de cada “ splice” bem-sucedido, tornando-o finalmente preparado para ser exportado; nesse momento, um receptor de transporte nuclear se associa ao RNA-m e lhe direciona através do poro nuclear; ❖ Por fim, no citosol, o RNA-m pode liberar algumas dessas proteínas e ligar-se novamente à outras que, juntamente com a proteína ligadora de poli-A, atuam como fatores de iniciação para a síntese proteica.
❖ Processo que utiliza um m-RNA transcrito para a síntese de uma proteína , considerada a etapa
final da expressão gênica. É dividido em 3 etapas:
▪ Iniciação
▪ Alongamento
▪ Terminação
INICIAÇÃO: ELEMENTOS NECESSÁRIOS PARA A TRADUÇÃO
1. RNA-m maduro
❖ Cauda Poli-A ( Poliadenilação ); ❖ 7 - metilguanosina ( Capeamento ); ❖ 5’ e 3’ UTR ( Untranslated Region ) : sequências não codificadoras que controlam a taxa de tradução de acordo com a necessidade; ❖ Sequência Codificadora: 1 sequência de 3 bases nitrogenadas nessa região representa um códon (Trinca de Bases) , que codificará um aminoácido específico ; essa tradução de bases nitrogenadas em aminoácidos está descrita por uma tabela universal denominada Código Genético.
4. Ribossomos e seus Constituintes
❖ São os sítios da síntese proteica; nos eucariotos, são divididos em 2 subunidades:
▪ Subunidade Maior (Peptidil transferase): Realiza as ligações peptídicas entre os
aminoácidos, ou seja, tem função catalítica;
▪ Subunidade Menor: Estabelece correspondência entre o RNA-t e os códons de RNA-m.
❖ Proteínas Ribossomais: Facilitam o dobramento adequado do RNA-r e intensificam a função
ribossomal pelo posicionamento correto dos RNA-t;
5. RNA-t
❖ Características:
▪ 70 a 80 nucleotídeos; ▪ Forma de “L” invertido, apropriada para se ligar ao ribossomo; ▪ Tem a função de ser o “adaptador” entre os códons do RNA-m e os aminoácidos livres ; ▪ Região 3’ : sítio onde o aminoácido correspondente ao códon se ligará por ligação covalente (éster) ao RNA-t.
❖ Enzima Aminoacil-tRNA Sintetase: catalisa a ligação de alta energia entre o aminoácido e seu
RNA-t adequado.
6. Aminoácidos Livres: Obtidos da dieta ( essenciais ) ou produzidos no fígado ( não-essenciais );
7. Fatores de Terminação ( Release Factors ) – serão explicados adiante!
ALONGAMENTO: “LEITURA” DO RNA-m
❖ Start Codon (AUG): Início da tradução e sintetização de Metionina;
❖ Stop Codon (UAA, UAG ou UGA): Fim da tradução, sem ocorrer sintetização de nenhum
aminoácido ;
❖ OBS: O código genético é degenerado, ou seja, 1 aminoácido pode ser traduzido por mais de
um 1 códon.
❖ Alongamento – Elementos:
▪ Sítio E = Exit (saída)
▪ Sítio P = Peptidil
▪ Sítio A = Aminoacil
❖ Polissomo: um mesmo RNA-m pode ser traduzido por vários ribossomos ao mesmo tempo, pois quando
o ribossomo livra o sítio de iniciação, outro se acopla e inicia a tradução novamente.
❖ União de Aminoácidos (Ligação Peptídica):
❖ Maturação / Dobramento Proteico: “Toda informação necessária para uma proteína adotar a
conformação 3D é fornecida pela sua sequência de aminoácidos”, ou seja, ela assumirá sua forma final (terciária ou quaternária) determinada pela sua codificação genética.
❖ Definição: Efeito ou ação de mudar, alterar ou transformar algo; uma metamorfose ou evolução.
❖ Podem ser benéficas ou não, podendo trazer uma vantagem evolutiva ; Ex: Teosinto → Milho
❖ Todas as células apresentam DNA; portanto, mutações podem acontecer em qualquer uma delas !!
TIPOS DE MUTAÇÕES – LOCALIZAÇÃO
❖ Somáticas: atingem células somáticas e, portanto, não são transmitidas aos descendentes.
❖ Germinativas: atingem os gametas e, portanto, são transmitidas aos descendentes.
❖ Genômicas: não-disjunção dos cromossomos. A célula herda um número anormal de cromossomos.
Ex.: Aneuploidias e Poliploidias.
❖ Cromossômicas: rearranjo de cromossomos, ocorrendo alterações estruturais, como: translocações,
deleções, inserções, entre outros.
❖ Gênicas: alterações nos pares de bases nitrogenadas dos genes.
▪ OBS: Alelos NORMAIS = Wild Type (WT)
TIPOS DE MUTAÇÕES GÊNICAS – NATUREZA
