Download Fluxo de informação gênica: do DNA à proteína

Universidade Federal do Rio de Janeiro
Centro de Ciências da Saúde
Instituto de Bioquímica Médica
Curso: Enfermagem e Obstetrícia
F LUXO DE INFORMAÇÃO
GÊNICA : DO DNA À
PROTEÍNA
D OGMA C ENTRAL DA
B IOLOGIA M OLECULAR
-DNA: possui a informação
-Fluxo da informação
- Expressão da informação
D OGMA C ENTRAL DA
C OZINHA
Receita 1
Livro de
receitas
Armazena o
conjunto das
informações
Tutu de
feijão
Receita 2
Pato no
tucupi
mensagem
Decodifica a
informação
WATSON E C RICK , 1953: A
ESTRUTURA DO DNA
Densidade sugere 2 fitas
Diâmetro constante sugere que as bases apontam para dentro e que purina pareia com pirimidina
Propuseram que as 2 fitas se associam através de pontes de H entre as bases nitrogenadas
Proporção de G C e A T, pareamento de bases, bases complementares
Fitas são antiparalelas
E STRUTURA
Filme DNA Structure
DO
DNA
Tamanho em proporção
Estrutura mais condensada possível
Filme empacotamento
P ROPRIEDADES DO MATERIAL
GENÉTICO EM EUCARIOTOS
Duplicação
Tem que ser capaz de
replicar
Transcrição
DNA
RNA mensageiro
Tem que ser capaz de
controlar a expressão de
características
Tem que ser capaz de
mudar
Tradução
Proteína
A
REPLICAÇÃO DO
DNA
É
SEMICONSERVATIVA
1957 - M ESELSON
E
S THAL
A replicação é semiconservativa
A replicação do DNA
é semiconservativa
R EPLICAÇÃO DE DNA: FATOS
-A replicação de DNA é semiconservativa: cada fita de DNA é usada como molde para a replicação
de uma fita complementar de DNA
-Replicon: unidade de replicação do DNA contendo uma origem de replicação (região fixa do DNA)
onde se inicia a replicação.
-O inicio da replicação gera uma forquilha de replicação
-A replicação é bidirecional
procariotos
eucariotos
R EPLICAÇÃO DE DNA: FATOS
Direção de síntese: 5’ para 3’
DNA polimerase cataliza a adição sucessiva de deoxiribonucleotídeos 5’ trifosfato
DNA polimerase cataliza a síntese a partir de um molde
Precisam de iniciador com um grupo 3’ OH livre. No DNA genômico este iniciador é feito de RNA
Filme DNA phosphodiester
M ECANISMO DE REPLICAÇÃO
DE DNA
• Helicases: desenovelam pequenas regiões de DNA
• Topoisomerase: corta transientemente o DNA,
relaxando o DNA superhelicoidizado
• SSB: se ligam à fita simples de DNA e estabilizam
• Primase (ou iniciadora) sintetiza primer ou
iniciador de RNA (5’- 3’)
• Fita 3’-5´ é replicada continuamente, fita 5’-3´
descontinuamente
• DNA POL III, sintetiza; DNA POL I remove primers
de RNA (exonuclease 5’-3’) e substitui por DNA
• DNA Ligase cataliza as pontes fosfodiester restantes
M ECANISMO DE REPLICAÇÃO
DE DNA
DNA POL III sintetiza a nova fita
DNA POL I remove o primer e o substitui
por DNA
DNA ligase: liga os fragmentos de
Okazaki
M ECANISMO DE REPLICAÇÃO
DE DNA
Filme fita lider
Filme fita descontínua
Filme DNA replication all toguether
RNA P OL II PRECISA DE FATORES
AUXILIARES PARA SE LIGAR AO DNA E
INICIAR A TRANSCRIÇÃO
Promotor
Fator de
transcrição
Exon
Intron
Terminação
Promotor = Região no DNA onde se liga o fator de
transcrição
Fator de transcrição = Proteína que regula quando e
onde o gene deve ser expresso
T RANSCRIÇÃO
ENVOLVE O DESENOVELAMENTO DE
PEQUENAS REGIÕES DO
1. Fitas de DNA são abertas
2. DNA é transcrito em mRNA
3. mRNA se separa do DNA
DNA
Terminação em Procariotos
e eucariotos
Eucariotos
Terminação em E. coli
Filme transcrição
M RNA SOFRE MODIFICAÇÕES
PÓS - TRANSCRICIONAIS : ESTABILIDADE
CAP 5´ e cauda Poli A evitam a degradação da molécula e
são pontos de ancoramento para as proteínas
responsáveis pelo transporte destes RNAs
Eucarioto: SPLICING
Sharp e Roberts 1977
Pré-mRNA
Introns = A,B,C,D,E,F,G
Exons= 1,2,3,4,5,6,7
mRNA maduro
S PLICING A LTERNATIVO GERA PROTEÍNAS
DIFERENTES A PARTIR DO MESMO GENE
T RANSCRIÇÃO
Filme life cycle of mRNA
A
EXPRESSÃO GÊNICA
DIFERENCIAL É RESPONSÁVEL
PELA MORFOLOGIA DAS
DIFERENTES CÉLULAS
Genes que aumentam a
predisposição ao câncer
Vogelstein and Kinzler, 2004
Regulador de Fator de
Transcrição
Fator de Transcrição
Fator de Transcrição
Fator de Transcrição
Proteína quinase
Regulador de Fator de
Transcrição
Proteína quinase
Regulador de Fator de
Transcrição
T RADUÇÃO
Síntese de proteínas a partir da informação
contida em um RNA mensageiro.
Etapas da tradução:
•Iniciação
•Elongação
•Terminação
C ÓDIGO G ENÉTICO

AUG
O código genético é universal.
códon de iniciação
UAG, UAA, UGA
códons de término (não codificam
nenhum aminoácido)

Existem exceções. Exemplo: mitocôndria
AUA: metionina (não é isoleucina)
UGA: triptofano (não é códon de término)

O código genético é degenerado: um aminoácido
pode ter mais de um códon específico.

As duas primeiras bases do códon se ligam mais
fortemente às bases correspondentes do anticódon.

As 1ª e 2ª bases do códon é que conferem a maior
especificidade códon-anticódon.
RNA TRANSPORTADOR ( T RNA)
RNA TRANSPORTADOR ( T RNA)
Aminoacil tRNA
sintetase
Ribossomos
Início
Elongamento
Término
Fatores de iniciação e fatores de terminação estão presenetes
T RADUÇÃO
Filme Tradução
Transcrição e Tradução acopladas
em procariotos
Polissomos em Eucariotos
Proteínas secretadas e de membrana
Diferentes maneiras de regular a
atividade de uma proteína
1. Transcrição
2. Processamento pós-transcricional
3. Degradação de RNA
4. Tradução
5. Regulação por ligantes
6. Localização subcelular
7. Processamento pós-traducional
8. Degradação de proteínas
O “ SEGREDO ”
DO GENOMA ...
Transcrição – remodelamento da cromatina
ligação de proteínas reguladoras
Pós-transcrição – edição do RNAm
splicing
estabilidade do RNAm
Tradução – presença de regiões codificadoras adicionais
Pós-tradução – alterações nas propriedades
da proteína (função, endereçamento e
estabilidade)
Novo Dogma
Fim
Retrovírus
Retrovírus
Fim
H ISTÓRIA DA B IOLOGIA
M OLECULAR
1865, Mendel, Genética: hereditariedade
1868, Miescher isola substâncias do núcleo contendo fósforo
Nucleína: ácida, ácidos nucléicos (DNA e RNA)
básica (proteína)
1928, Griffith, fator transformante
1944, Avery, MacLeod and McCarty, repetiram o experimento de Griffith e mostraram
que o fator transformante (genético) = DNA
DNA: quantidade constante, estável, exclusivo do núcleo
1952, Hershey e Chase, em vírus o fator genético é o DNA
1953, Watson e Crick, estrutura do DNA
G RIFFITH
Bactéria Pneumococcus: causa pneumonia e mata canmundongos
Tipo S: virulento (cápsula de polisacarídeos), Tipo R: não virulento (sem cápsula)
AVERY, M AC L EOD E
M C C ARTY
DNAse, mas não RNAse e/ou Protease destroem o fator transformante
I NFECÇÃO POR R ETROVÍRUS
Partículas
virais
se
inserem
na célula
hospedeira transportando
a transcriptase reversa
viral. O RNA viral é
convertido em DNA de
cadeia dupla pela ação da
transcriptase
reversa.
Uma vez convertido em
DNA de cadeia dupla, o
DNA entra o núcleo e se
integra ao genoma do
hospedeiro. A integração
é catalisada por uma
integrase viral.