aula 10- genoma 1

Genoma de procariotos

Material genético de procariotos:

-Sempre DNA

-Contido no citoplasma

-Condensado e organizado= nucleóide

-Pode conter dois elementos:

DNA cromossômico

Nucleóide

Nucleóide

-DNA associado a proteínas: protéinas básicas,

SMC (structural maintenance of chromosome)

-Também contém RNA polimerase e RNA e diferentes

proteínas que regulam a expressão de genes.

Composição dos ácidos nucleicos

-

Cadeias polinucleotídicas

-Nucleotideo (nt):

•

Nucleotídeo (nt)

Açúcares

Bases nitrogenadas

Nucleotídeo (nt)

-Bases nitrogenadas se ligam às pentoses formando os

nucleosídeos

Ligação glicosídica

Ligação glicosídica

do tipo ß entre C1 da pentose e o N1 de uma pirimidina

Nucleotídeo (nt)

Fosfato

A ligação entre o grupo fosfato e a pentose

ligação fosfodiéster=grupamento fosfato ligado ao carbono-5 de um nucleotídeo e à hydroxila (OH) ligada ao carbono C3 de outro nucleotídeo.

ligação fosfodiéster

Nucleotídeo (nt)

Podem ser:

Monofosfatados ( dNMPs)

Trifosfatados (dNTPs) Formas a partir dos quais os

ácidos nucleicos são sintetizados

Cadeias polinucleotídicas possuem sempre duas extremidades:

-5’P (fosfato)

“Maior parte” da moléculas de DNA é composta de duas cadeias

-Cadeias são complementares e antiparalelas

-Complementariedade é decorrente do pareamento entre as bases das duas cadeias por pontes de hidrogênio

Maior parte” da moléculas de DNA é composta de duas cadeias

A = T

-Cadeias estão

arranjadas em forma de hélice, geralmente

voltada para direita (dextrógira)

-Tamanho de cada volta= 10,4 bases por volta,

quando DNA encontra-se relaxado

DNA cromossômico

-DNA está associado à proteínas, formando cromossomos

-Cromossomo é geralmente único, composto por DNA circular de dupla fita, disperso no citoplasma

-Tamanho do cromossomo varia de 500 a cerca de 10.000 kb

(aproximadamente 1.000 menor do que o DNA das células eucaróticas) -DNA cromossômico de procariotos pode ser circular ou linear

-Conteúdo G + C varia de 25 a 75%, dependendo da espécie -In vitro DNA possui carga negativa devido aos

grupamentos fosfato no esqueleto

-In vivo, carga negativa é neutralizada pela ligação a íons e moléculas - Mg 2+

Sequências repetitivas

-Sequências espalhadas no genoma

-Três famílias mais estudadas (não relacionadas)

• sequências curtas < 200 pb

• não codificadoras

• intergênicas

-Rep (Palíndrome Extragênica Repetida)

•Primeira a ser descoberta em 1984 •Sequências palindrômicas

• 35 a 40 pb (geralmente 38 pb)

• Podem ser transcritas mas não traduzidas • Encontradas em 25% dos mRNAs

• Podem estar presentes entre genes de um operon, ou no final do operon • Número variável

Sequências repetitivas

-Eric (Consenso Intergênico Repetitivo Enterobacteriano)

•Sequências palindrômicas

• 124 a 127 pb

• Encontradas inicialmente em Enterobactérias

• Presentes em:

- regiões transcritas do genoma

- regiões intergênicas de operons policistrônicos -regiões não traduzidas

• Altamente conservadas

Sequências repetitivas

-Box

•Descobertas em Streptococcus pneumoniae

• 150 pb

• Organização modular: Três módulos -BoxA (57pb)

-BoxB (43pb) -BoxC (50pb)

Compactação do DNA

DNA é arranjado em vários domínios independentes= cada domíno

consiste de uma alça de DNA, cujos extremos são presos por interações com proteínas e RNA.

E. coli = in vitro cerca de 100 domínios, com 47 kb cada in vitro cerca de 50 domínios, com 95 kb cada

Estudos de microscopia eletrônica demonstraram que a compactação ocorre em três níveis distintos

•

DNA é arranjado em vários domínios independentes= cada domíno

consiste de uma alça de DNA, cujos extremos são presos por interações com proteínas e RNA.

E. coli = in vitro cerca de 100 domínios, com 47 kb cada in vitro cerca de 50 domínios, com 95 kb cada

Estudos de microscopia eletrônica demonstraram

que a

compactação ocorre em três níveis distintos

•

supercoiled

core

Domínio

(DNA +

proteínas

básicas)

SMC

Mapa genético

-DNA contém inúmeros genes que codificam todas as funções

da célula

•

-Maior densidade de genes nos cromossomos dos procariotos

do que nos eucariotos

Densidade de genes=número de genes no cromossomo por megabase de DNA (1Mb= 106 _pb)

Mapa genético

Número e tipos de genes presentes no cromossomo

procariótico e a posição de cada gene no DNA

Correlação entre o tamanho do genôma e

o número de genes em bactérias

Tamanho do genoma (Kpb) N ú m er o d e g en es ( K p b )

Bactéria

Levedura

Drosophila

Humano

gene gene gene gene gene gene gene gene gene gene gene gene gene

gene gene gene gene gene gene gene gene gene gene

gene gene gene gene gene gene gene gene

gene gene gene

20 Kb

20 Kb

200 Kb

200 Kb Genes na molécula de DNA

Organização dos genes em procariotos

Monocistrônicos

Genes expressos independentemente. Cada gene possui Um promotor

Promotor= regulação da transcrição

Região não traduzida (untranslated region= UTR)

Regiões 5’e 3’. Sequências nestas regiões podem regular a expressão gênica. Por exemplo: estabilidade do RNA

Sequência de ligação do ribossomo

(ribosome binding sequence)=RBS)

ORF

(open reading frame) Fase aberta de leitura

Policistrônicos

Operon=

Maioria dos

genes em

bactéria estão

presentes em

operons

-Nos operons estão geralmente agrupados genes relacionados a um mesmo fenótipo como vias metabólicas entre outros.

-Permite que todas as enzimas necessárias para uma via metabólica possam estar disponíveis na célula ao mesmo tempo.

Sinais de início e término da síntese de RNA pela RNA polimerase bacteriana. O sinal de início é o promotor, reconhecido pelo fator sigma. O sinal de término é reconhecido a

posteriori (isto é, pela estrutura formada no RNA), e tem, no DNA, uma simetria diádica,

Start codon –

PROCARIOTOS – 90% das vezes AUG é o codon de iniciação mas também AUA, GUG ou UUG podem ser encontrados

EUCARIOTOS – AUG é quase sempre o codon de iniciação

Stop codon –

Produz enzimas que clivam a lactose (açúcar do leite)

Dois componentes: repressor e genes funcionais

Três genes funcionais

Operon da lactose

-LacZ = galactosidase -LacY= permease

-LacA= B-galactosidade transacetylase

Promotor (P)= ligação da RNA polimerase

Operador (O)= sítio de ligação do repressor

Repressor (lacI) gene

Ausência de lactose

O gene do repressor codifica a proteína repressora que se liga ao operador. A ligação da RNA ao promotor é bloqueada pelo repressor.

-Normalmente desativo. Presença de lactose induz transcrição dos genes

Presença da lactose

O gene do repressor codifica a proteína repressora que possui um sítio de ligação para a lactose.

O complexo repressor/lactose é incapaz de se ligar ao promotor e a RNA polimerase é inibida.

Consensus RBS Sequences

Prokaryotic (Shine-Dalgarno sequence) +1

5’ - AGGAGGACAGCUAUG - 3’

Genes

Em procariotos

Processo de

transcrição e

tradução

acoplados