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Bibliografia:
Genes VII - Benjamin Lewin
Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha
Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)
Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva
Instituto de Química- USP
Elementos Genéticos em Bactérias
Elementos Genéticos
Cromossomo: Longo, usualmente circular, dupla-fita
Plasmídio: pequeno, usualmente circular, dupla-fita
Elemento transponível: DNA dupla-fita, inserido no cromossomo ou no plasmídio e que pode se transferir de lugar
Bacteriófago: DNA fita simples ou dupla-fita
Cromossomo de E.coli
4,6 x 106 pares de bases
Circular
Uma origem de replicação (Ori C)
Totalmente sequenciado
CromossomoE.coli
Plasmídios
Elementos genéticos móveis extracromossomais
Capacidade de se auto-replicar
Tamanho variado: 1000 a 200000 pares de bases
Multicópia ou cópia única
Confere vantagens adaptativas
Transposons
Seqüências de DNA que codificam a enzima transposase
Capacidade de se transferir (transposição): cópia idêntica é inserida em outro sítio genômico
Transposons simples (Sequências de Inserção):codificam apenas a transposase
Transposons complexos: transposase + outros genes (ex: resistência a antibióticos)
Bacteriófagos
Ciclo Lítico
Ciclo Lisogênico (Prófago)
Ciclo lítico
Ciclo lisogênico
Ciclo lítico
Transferência do material genético em bactérias
Transformação
Transformação
Transformação
Transformação
Transdução
Conjugação: transferência de plasmídeo
Cromossomos Eucarióticos: Compactação do Material
Genético
Bibliografia:
Genes VII - Benjamin Lewin
Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha
Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)
Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva
Instituto de Química- USP
Compactação do Material Genético
Organismo / Compartimento
Forma Dimensões Tamanho do DNA
Número de bases
Fago T4 iscosaedro 0,065x0,10um 55um 170 000
E.coli cilindro 1,7 x 0,65 um 1,3 mm 4,6 x 106
Mitocondria Humana
esferóide 3 x 0,5um 50um
10 dsDNA
16 000
Núcleo Humano esferóide 6um diametro 1,8m
46 cromossomos
6 x 109
(diplóide)
Número normal de cromossomos em alguns organismos
Empacotamento do DNA do
bacteriófago lambda
Pré- Capsídeos Vazios
Partícula Madura
Dupla hélice de DNA:
Watson-Crick, 1953
Sulco maior
Sulco menor
enrolado
superenrolado
Conformação tridimensional do DNA circular fechado
DNA circular superespiralado
DNA circular relaxado
Quebra em uma das cadeias da dupla-fita
Superenrolamento para anular a tensão criada pela abertura da hélice
Superenrolamento crescente
Superenrolamento positivo
Superenrolamento negativo
Introdução de superhélice negativa pela DNA girase: uma topoisomerase de E.coli.
Brometo de Etídio
Eletroforese de DNA em gel de agarose
DNA totalmente superenrolado
DNA relaxado
Diferentes graus de superenrolamento após tratamento com topoisomerase
Eletroforese de DNA em gel de agarose corado com EtBr
Compactação de Genomas Procarióticos
O material genético apresenta-se organizado de forma compacta ocupando 1/3 do volume total da célula bacteriana Nucleóide
Densidade do DNA na célula bacteriana é alta:
10mg /ml !!!!
Nucleóide expelido de um
célula bacteriana lisada:
Alças de uma fibra
Nucleóide da Bactéria
Empacotamento do
genoma bacteriano
Proteínas com caráter básico estão envolvidas na organização da fibra compacta e na formação das alças do nucleóide
Compactação de Genomas Eucarióticos
Proteínas nucleares específicas + DNA
Cromatina
Eucromatina Heterocromatinamenos compactada mais compactada
Cromossomos Estado mais condensado na Mitose ou Meiose
Heterocromatina
Citoplasma
Heterocromatina
Nucléolo
Corte de um núcleo corado com Feulgen
Cromossomo mitótico
Cromátides irmãs
Centrômero
Telômero
Telômero
Cromossomo Artificial de Levedura (YAC)
Centrômero
Telômero
Sequencia para Replicação Autônoma
Replicação dos Telômeros
Cromossomos desprovidos de histonas: arcabouço de proteínas no qual as alças do DNA estão ancoradas
Níveis de Compactação da Cromatina
Razão de compactação ~7000
Razão de compactação ~1000-2000
Fibra de 30nm
Cerne de histonas do nucleossomo
DNA de ligação dos nucleossomos
Enrolamento helicoidal da fibra de 30nm: 6 nucleossomos por volta organizados radialmente
Estrutura Molecular da Cromatina:Nucleossomos
Eletroforese em gel de agarose
Estrutura Molecular da Cromatina:Nucleossomos
Nucleossomo: DNA organizado em duas voltas
Geração da partícula central do Nucleossomo através da digestão completa com nuclease
Histonas:
Proteínas com caráter básico (carga +) que interagem com o DNA (carga -)
Nucleossomo
Organização das histonas no nucleossomo
Não replicado
Replicado
Mecanismo de Montagem dos Nuclessomos na Replicação
No nucleossomo segmentos do DNA podem ser aproximados
As caudas N-terminais das histonas podem ser modificadas covalentemente de modo reversível:
Fosforilação, acetilação, metilação ou ubiquitinação
Alteração funcional do octâmero de histonas levando a mudançãs estruturais da cromatina na transcrição e na replicação
Acetilação ou metilação da lisina ou fosforilação da serina reduz a carga líquida das histonas
Modelo para Transcrição na Presença de Nucleossomos