Aula 02: Genética Molecular - Estrutura e Função do DNA

AULA 02 GENÉTICA MOLECULAR Parte I UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS Disciplina Genética na Agropecuária GENÉTICA MOLECULAR É a área da biologia que estuda a estrutura e função dos genes Após a descoberta das unidades hereditárias alelos os pesquisadores começaram a investigar as bases moleculares da herança composição química estrutura e função DNA ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO apresentava os requisitos básicos para ser considerado o material genético 1 Capacidade de armazenar informação de forma estável 2 Capacidade de duplicar a informação e transferila com precisão a outras células durante a divisão celular 3 Capacidade de sofrer variação na forma de mutação Há exceções em alguns vírus o material genético primário é o RNA Queremos sugerir uma estrutura para a sal do ácido desoxirribonucleico Essa estrutura possui novas características que despertam um interesse biológico considerável Assim começa a publicação de duas páginas contendo menos de 1000 palavras e seis citações bibliográficas na qual Watson e Crick apresentam um desenho simples da famosa dupla hélice do DNA É o início da Biologia Molecular Utilizaram principalmente as evidências obtidas por Chargaff e colaboradores sobre a composição das bases de DNA AT e CG em qualquer espécie e os resultados dos estudos de Franklin e Wilkins DNA é helicoidal Watson e Crick 1953 estrutura molecular do DNA Leitura Complementar Foto 51 a fascinante história por trás da célebre imagem de Rosalind Franklin da estrutura do DNA 05 de junho de 2022 httpswwwbbccomportuguesegeral61393662 Franklin mediu o diâmetro da hélice 20 angstroms a menor distância 34 angstroms que corresponde à distância entre uma base e a outra e também os 34 angstroms da distância entre uma volta e a seguinte Composição química e estrutura dos ácidos nucléicos 34 Ao 20 Ao 1 volta 34 Ao Estrutura do DNA assemelha se a uma dupla hélice enrolada para direita como uma escada com 2 corrimãos Diâmetro do DNA 20 Ao 1 degrau 34 Ao 34 x 1010 m 1 volta DNA 360o 34 Ao 10 degraus 10 pares de nucleotídeos Composição química e estrutura dos ácidos nucléicos Grupo fosfato ácido fosfórico Pentose desoxirribose Base nitrogenada Cada nucleotídeo possui A molécula de DNA é formada por monômeros denominados NUCLEOTÍDEOS Purinas Adenina A e Guanina G Pirimidinas Citosina C e Timina T Composição química e estrutura dos ácidos nucléicos AT1 e GC1 AT CG Regra de Chargaff Composição química e estrutura dos ácidos nucléicos Nucleotídeo O grupo fosfato se liga na posição 5 da pentose A pentose posição 3 se liga ao grupo fosfato A molécula de DNA cresce no sentido 5 3 Composição química e estrutura dos ácidos nucléicos Grupo fosfato e a pentose estão do lado de fora da molécula de DNA corrimão Purinas e pirimidinas estão pareadas no interior da molécula degraus por pontes de hidrogênio Adenina se liga a timina por 2 pontes de H Citosina ligase a guanina por 3 pontes de H Composição química e estrutura dos ácidos nucléicos As bases nitrogenadas se empilham dando estabilidade ao DNA São formados espaçossulcos entre as bases nitrogenadas Excluindo H2O 5 3 O ácido fosfórico se liga na posição 5 da pentose A posição 3 da pentose se liga ao ácido fosfórico NUCLEOTÍDIO 5 5 3 3 A cadeias são antiparalelas 53 e 35 Composição química e estrutura dos ácidos nucléicos Organismo Número de nucleotídeos Boi 20 x 105 Escherichia coli 43 x 106 Drosophila melanogaster 340 x 108 Humanos 581 x 109 Milho 136 x 1010 Composição química e estrutura dos ácidos nucléicos A diversidade de informações contidas no DNA depende da sequência de bases nitrogenadas parte variável da molécula de DNA O número de sequências possíveis é muito grande 4n em que n número de pares de nucleotídeos pn Obs1 número de pares de bases pb número de pares de nucleotídeos pn Obs2 número de pares de bases ou pares de nucleotídeos é diferente de número de nucleotídeos Organismo Número de nucleotídeos Boi 20 x 105 Escherichia coli 43 x 106 Drosophila melanogaster 340 x 108 Humanos 581 x 109 Milho 136 x 1010 Composição química e estrutura dos ácidos nucléicos Quantos tipo de DNAs diferentes são possíveis na espécies humana 4n em que n número de pares de nucleotídeos pn AMPLA VARIABILIDA DE GENÉTICA Composição química e estrutura dos ácidos nucléicos Diferenças em relação ao DNA Filamento único não é dupla hélice Pentose é a ribose Uracila ao invés de Timina Relação AU e GC geralmente diferem de 1 Menos estável Mais flexível Pareamento intramoleculares maior no de formas tridimensionais Estrutura do DNA Estrutura do RNA Composição química e estrutura dos ácidos nucléicos Os RNAs são classificados de acordo com sua localização e a sua função na célula Os principais tipos de RNA são RNA mensageiro mRNA transfere a informação genética do DNA núcleo celular aos ribossomos citoplasma onde ocorre a síntese proteica A maioria dos códons especifica um aminoácido durante a tradução do DNA Exemplo 3 nucleotídeos no mRNA correspondem a 1 códon RNA ribossômico rRNA são transcritos de uma das fitas do DNA Acumulam no nucléolo e associam com proteína ribossômicas sendo transportados para o citoplasma Formam o ribossomo cuja principal função é participar da síntese de proteína Os RNAs são classificados de acordo com sua localização e a sua função na célula Os principais tipos de RNA são RNA transportador tRNA no processo de tradução do DNA eles irão levar o aminoácido ao mRNA sendo fundamental para síntese de proteína Fazem pareamento intramolecular de bases nitrogenadas formando uma estrutura secundária semelhante a um trevo IMPORTANTE existe pelo menos 1 tRNA para cada um dos 20 aminoácidos e todos são ligeiramente diferentes Extremidade CCA3G5 sendo A o sítio de ligação do aminoácido O folíolo central possui 7 nucleotídeos 3 anticodón e reconhecem 3 nucleotídeos do mRNA códon tRNA sua estrutura funcional é um L invertido estrutura terciária Uma das extremidades do L laranja corresponde ao local aonde se liga o aa 5CCA 3 e a outra extremidade azul é o anticódon aminoaciltRNA sintetase reconhecer o aminoácido e o une ao tRNA Aminoácido anticódon Classificação dos RNAs RNA não codificante ncRNA ou funcionais após a transcrição NÃO é traduzido em proteína sendo o produto final RNA ribossômico rRNA RNA transportador tRNA Micro RNA miRNA RNAs com aproximadamente 22 nucleotídeos atuam na regulação transcricional e póstranscricional PTGS silenciamento gênico pós transricional da expressão gênica por meio do pareamento de suas bases com bases complementares da sequência de mRNA resulta em silenciamento gênico Isto ocorre por meio do a impedindo de tradução do mRNA ou b enviando o mRNA para degradação Pequeno RNA nucleolar snoRNA leva a modificações químicas covalentes como a metilação adição de um grupo metila b pseudouridilação adição de um isômero do nucleosídeo uridina no tRNA e no rRNA Classificação dos RNAs Pequeno RNA nucleares snRNA essas moléculas apresentam comprimento médio de 150 nucleotídeos Funções a processamento do prémRNA que ocorre no núcleo principal função b regulação de fatores de transcrição c manutenção dos telômeros d formação de pequenas proteínas ribonucleicas nucleares snRNPs por meio de sua associação com um conjunto específico de proteínas Exemplo spliceossomo 5 snRNAs 150 proteínas com função de agregar ou remover introns do mRNA durante a etapa de modificação póstranscricional no núcleo de organismos eucariotos RNA de fita dupla double stranded RNAs ou dsRNAs inibição da expressão gênica dsRNA e iRNA RNA de interferência Clivagem do dsRNA pela Dicer ribonuclease III em sequências de 20 a 30 nucleotídeos siRNA ou miRNA pareamento incompleto de dsRNA siRNA pequenos RNAs origem exógena derivados de dsRNAs longos e completamente complementares originados de vírus transposons e trasngenes miRNA micros RNAs origem endógena derivados de dsRNA Formação do complexo de silenciamento induzido por RNA RISC pelo união de várias proteínas O RISC promove a degradação ou repressão do mRNA complementar ao dsRNA httpsprofissaobiotecco mbrrnadeinterferencia oquesaoondeagem porqueexistem dsRNA e iRNA RNA de interferência Dessa forma o iRNA é um mecanismo que ocorre naturalmente em plantas animais e fungos podendo atuar na resposta de defesa desses organismos contra a invasão de patógenos tais como os vírus A via de RNAi é desencadeada pela presença de moléculas de dsRNAs culminando na degradação sequênciaespecífica de RNAs homólogos com a mesma origem dos dsRNAs ativadores O mecanismo de RNAi inicia quando moléculas ativadoras dsRNAs longos são processadas cortadas por enzimas nucleases conhecidas como Dicer resultando em dsRNAs menores de 20 a 24 nucleotídeos denominados pequenos RNAs de interferência small interfering RNAs ou siRNAs Os siRNAs são então reconhecidos e associados ao complexo de proteínas denominado RISC que significa RNAinduced silencing complex ou complexo de silenciamento induzido por RNA Uma vez incorporado ao RISC apenas uma das fitas do siRNA é mantida passando a reconhecer e degradar sequências de RNA complementares a ela impedindo a tradução de RNAs mensageiros conversão da informação genética em proteína ou degradando genomas de RNA virais httpswwwembrapabrbuscadenoticiasnoticia18758440rnaiumaestrategiaaserexplorada paraainducaoderesistenciaavirosesemtomateiro Leitura Complementar httpsweedoutcombrrnade interferenciafbclidIwAR1pKAHO1oBa1Wv0ZfDbsmOFxuGclX4w34MjFf03 UqGN6cpS7jsUR5UeEw