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Número de genes versus
número de proteínas em
eucariotos
Júlia Assirati
Tomie Kuriyama
Victória Montenegro de Campos
Bioquímica II – SQM0416
Resumo
Introdução
Características do genoma humano
Como foram identificados os genes?
Número de genes codificantes não é proporcional a complexidade biológica
O número de genes em eucariotos varia muito
O número de genes entre eucariotos pode ser muito próximo
Número pequeno de genes? Muitas características e funções, além dos defeitos envolvidos!
Número de genes ainda desconhecido
Categoria funcional dos genes no genoma humano
Introdução
Gene: segmento de DNA que
codifica uma cadeia polipeptídica e inclui regiões que antecedem e
que seguem a região
codificadora. Bem como
sequências que não são traduzidas(íntrons) intercaladas
com sequências codificadoras
(éxons) de proteínas
Genoma: conjunto de todo
material genético localizado no
núcleo das células de um ser vivo.
Introdução
Década de 40: análise molecular do material genético trouxe várias descobertas
1990: células humanas produziriam cerca de 100 mil proteínas
Projeto do Genoma Humano;
2003: sequenciamento completo do genoma humano;
2005: sequenciamento de todos os cromossomos humanos.
2008: A mais recente estimativa situa-se nos 21 500 genes humanos
Atualmente: Ainda não se sabe a quantidade total de genes codificadores de proteínas
Características do genoma humano
3,2 bilhões de nucleotídeos, mas apenas 5% são transcritos em RNA e menos de 2% correspondem a genes codificadores de proteínas
Genes ativos são separados por grandes segmentos de DNA não
codificador
A sequência genômica tem aproximadamente 99,9%
de semelhança em humanos de todas as etnias
Os genes não estão distribuídos uniformemente entre
os 23 cromossomos humanos
O cromossomo 1 é o que contém o maior número de genes e o Y o menor;
Os genes de histonas não contêm íntrons, mas existem genes que contêm mais de 300 íntrons, como o gene TTN da proteína muscular titina;
O gene médio do genoma humano tem aproximadamente 27000 pb, com cerca de 9 éxons. Esses 27000 pb estão assim distribuídos: cada éxon interno - 145 pb; cada íntron – 3365; região codificadora – 1340; região 5’ não traduzida -300; região 3’ não traduzida -770
Características do genoma humano
Como foram identificados os genes de
eucariotos?
Eletroforese Capilar e Bioinformática;
Alinhamento ou hibridização com
um cDNA;
Comparação da sequência
genômica humana à de
camundongos, por exemplo;
Possuem genes em comum (éxons), mas regiões não funcionais
diferentes (regiões intergênicas e de
íntrons);
Metade das proteínas codificadas
por comparação.
O número de genes em eucariotos
varia muito
Processamento alternativo de um pré-mRNA múltiplos
mRNA funcionais a um gene
específico;
Aumento devido ao
afastamento de éxons (íntrons são maiores em organismos
complexos): evolução
O número de genes em eucariotos
varia muito
Éxons serem separados por íntrons: facilita a evolução de proteínas;
Maior probabilidade de um evento;
Tendências de organismos mais complexos conterem mais domínios de grupos de proteínas;
Como são tão diferentes e possuem números de genes
semelhantes?
Alterações gênicas ocorrem em sequências não sujeitas à
purificação (regiões intergênicas, porções de íntrons que não
possuem splicing e genes inativados);
Pequenas mutações e grandes divergências entre humanos e
camundongos;
Estrutura geral bem diferente;
O número de genes entre eucariotos
também pode ser muito próximo
Poucos genes e muitas proteínas
Tamanho do proteoma proporcional à complexidade do
organismo;
Somente éxons fazem síntese protéica;
Seção codificante dos íntrons retiradas pelo mRNA: DNA não
expresso
“Splicing alternativo”: um único gene é responsável pela síntese de
proteínas diferentes;
Módulos de éxons e íntrons combinados em variedades de formas:
tradução de vários transcritos a partir de um mesmo gene.
Número pequeno de genes? Muitas
características e funções, além dos defeitos
envolvidos!
Complexidade de cada gene diferente;
O número de codificações variável;
Genes podem codificar 2 ou 3 RNAm Grande número de
proteínas;
Mais de 50% genes produzem mais de uma proteína:
encadeamentos alternativos;
Transcritos fusionados geram a diversidade de proteínas com
número pequeno de genes;
Poucos genes, mas muitas proteínas resultantes. Como?
Número de genes ainda
desconhecido
O “DNA lixo” (DNA não expresso): 97% ou 98% do genoma que não
codifica a proteína; É fundamental na regulação gênica;
RNAs: papel regulatório
microRNAs: funções críticas na regulações (não são intermediários
da síntese proteica)
Dúvida: o DNA que codifica microRNA merece ser chamado de
gene?
Categoria funcional dos genes no
genoma humano
Clonagem de DNA
recombinante,
comparações de genes
conhecidos e sequências
proteicas
Grande número de proteínas previstas (41%
tem função
desconhecida)
Conclusão
Um gene se relaciona com mais de uma proteína;
Grande variabilidade genética;
Ainda faltam muitas informações para determinarem número
exato de genes, número de proteínas codificadas e suas funções.
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“Só sei que nada sei, e o fato de saber isso
me coloca em vantagem sobre aqueles
que acham que sabem alguma coisa.”
- Sócrates
Referências Bibliográficas
GRAHAM, Gordon. Genes-Uma investigação filosófica. Edicoes Loyola,
2005.
BORGES-OSÓRIO, Maria R.; ROBINSON, Wanyce M. Genética Humana 3ed.
Artmed, 2013.
BRADLEY, G. Genética Médica: Uma abordagem Integrada. AMGH Editora Ltda., 2015.
https://www.ufpe.br/biolmol/genomas_inicial.htm (acessado em:
02/11/2015).
HENDERSON, Mark. 50 idéias de Genética que precisa mesmo de saber.
Leya, 2011.