GENOMAS EUCARIÓTICOS

extracromossômicos sem uma forma extracelular; e os elementos transponíveis, que são sequências de DNA que codificam enzimas capazes de catalisar a replicação e a transferência desses elementos para outros sítios do genoma (FERREIRA, 2003).

Do ponto de vista evolutivo, a presença de elementos genéticos móveis é especialmente importante para genomas procarióticos. Graças a sua mobilidade, esses elementos viabilizam, por diferentes mecanismos, a transferência de DNA entre bactérias com diferentes constituições genéticas. Essa transferência genética horizontal (que é independente da transmissão do material genético durante a reprodução da célula, denominada de transferência genética vertical) confere uma plasticidade aos genomas bacterianos. Esses genomas podem facilmente adquirir novos genes ou novas combinações de genes, que, se conferirem um maior valor adaptativo à bactéria, serão favorecidos pela seleção natural e perpetuados ao longo do processo evolutivo (FERREIRA, 2003). Além de eles próprios se moverem, os elementos transponíveis ocasionalmente movem ou rearranjam sequências de DNA vizinhas do genoma do hospedeiro. Os elementos transponíveis também fornecem oportunidades para rearranjos genômicos por servirem de alvos de recombinação homóloga (ALBERTS et al., 2006).

tipicamente circulares, cromossomos eucarióticos são lineares, cada um deles sendo constituído por uma única molécula de DNA (FERREIRA, 2003).

O número e o tamanho dos cromossomos varia muito, dependendo da espécie considerada. Leveduras, por exemplo, possuem de 12 a 18 cromossomos, cada um deles com uma quantidade de DNA correspondente, em média, a 1/5 da quantidade de DNA do cromossomo de E. Coli (FERREIRA, 2003). O genoma humano contém aproximadamente 3,2 x 10⁹ nucleotídeos distribuídos em 24 cromossomos (22 autossomos e 2 cromossomos sexuais). Cada cromossomo consiste em uma única e enorme molécula de DNA linear associada a proteínas que compactam e dobram o fino cordão de DNA em uma estrutura mais compacta (ALBERTS et al., 2006).

A característica mais óbvia que diferencia genomas eucarióticos e procarióticos é o tamanho. Mesmo as células eucarióticas mais simples possuem mais DNA que qualquer bactéria. Uma célula de levedura, um dos eucariotos mais simples, possui 2,6 vezes mais DNA no seu genoma que uma célula de E coli. Células de Drosophila, a mosca das frutas usada nos estudos clássicos da genética, contêm mais de 35 vezes a quantidade de DNA que as células da E. coli e as células humanas possuem quase 700 vezes mais. As células de muitas plantas e anfíbios contêm ainda mais (LEHNINGER et al., 2006). Em casos mais extremos, como na comparação entre os menores genomas procarióticos (de micoplasmas) e os maiores genomas eucarióticos (de alguns vegetais e anfíbios), essa diferença chega a uma ordem de 10⁵ vezes. Tanto entre eucariotos como entre procariotos, o tamanho do genoma varia de espécie para espécie (FERREIRA, 2003).

Apenas o conhecimento do tamanho do genoma e do tamanho médio dos genes de uma determinada espécie não permite uma estimativa acurada do número total de genes do organismo, pois ela também depende da densidade gênica, isto é, da distância média entre os genes individuais (Tabela 2). A densidade gênica, entretanto, só pode ser determinada de maneira confiável com base em estratégias de sequenciamento genômico em grande escala.

Mesmo dados derivados de sequenciamento parcial podem não ser precisos, já que a distribuição dos genes ao longo do genoma não é necessariamente uniforme. No genoma de D. melanogaster, por exemplo, a densidade gênica varia entre 0 e 30 genes por cada 50 kb, dependendo da região considerada. Esse tipo de análise pode ser mais complicado para organismos mais complexos, como o homem, onde as regiões intergênicas constituem 97% do genoma (FERREIRA, 2003).

Tabela 2. Estimativas do tamanho do genoma, do número total de genes que codificam proteínas, da fração do genoma ocupada por esses genes e da densidade gênica para diferentes

organismos (Fonte: FERREIRA, 2003).

Um outro aspecto importante a ser considerado é que o número total de proteínas (o proteoma) do organismo é certamente maior do que o número total de genes presentes no genoma. Isso é consequência da geração de mais de uma proteína diferente a partir de um mesmo gene, o que pode ocorrer pela utilização de códons de iniciação ou terminação alternativos e/ou splicing alternativo (FERREIRA, 2003).

5.2.1. Famílias gênicas:

Quando se analisa a distribuição dos genes, observa-se que alguns deles estão dispostos no genoma formando grupos. Os grupos de genes têm características evolutivas peculiares; exemplos de grupos são os genes ribossômicos, genes que codificam as histonas e os genes “homeobox” (NAHUM, 2001).

Os genes ribossômicos eucarióticos estão representados por várias repetições dispostas em série, cuja unidade básica contém, além dos genes 28S e 18S, os espaçadores transcritos externo (ETS) e interno (ITS) e os espaçadores não transcritos (NTS), mostrados na figura 9 (NAHUM, 2001).

Figura 9. Organização dos genes ribossômicos em eucariotos. Além dos genes, estão indicados: espaçador transcrito interno (ITS), espaçador transcrito externo (ETS) e espaçador não transcrito (NTS) (Fonte: NAHUM, 2001).

O número elevado de cópias presentes nos grupos de genes pode refletir a necessidade do organismo de sintetizar certos produtos gênicos em grande quantidade. Para se ter uma idéia quanto a esse valor, basta se considerar que existem aproximadamente 400 cópias de genes ribossômicos em humanos e chimpanzés (ARNHEIM et al., 1980 apud NAHUM, 2001).

As famílias gênicas ou multigênicas correspondem a grupos de genes que apresentam sequências nucleotídicas semelhantes, mas que diferem quanto à função dos seus produtos.

Por exemplo, os genes da família das globinas são distintos uns dos outros, embora compartilhem uma similaridade significativa ao nível de sequências de DNA (NAHUM, 2001).

Os membros de uma família multigênica pode estar em uma região limitada de um único cromossomo ou dispersos ao longo do genoma. Sob o ponto de vista da evolução, o arranjo dos genes em famílias foi uma aquisição importante, uma vez que permite uma regulação eficiente dos genes que codificam proteínas com funções semelhantes (NAHUM, 2001).

A duplicação gênica parece ser o mecanismo mais plausível para se explicar a origem dos grupos de genes e famílias gênicas (NAHUM, 2001). Na duplicação gênica um gene inexistente, um segmento maior de DNA, ou mesmo um genoma inteiro podem ser duplicados, criando um conjunto de genes intimamente relacionados dentro de uma única célula (ALBERTS et al., 2006). Após o evento de duplicação gênica, as cópias novas podem ser distribuídas na população por deriva genética ou seleção. Ao longo do tempo, as cópias podem manter a mesma sequência de DNA, como no caso dos genes ribossômicos, ou divergirem, dando origem às famílias gênicas. Alternativamente, uma das cópias pode acumular mutações e ser inativada ao longo de gerações sucessivas, originando um pseudogene (NAHUM, 2001).