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Química de Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos - UFPE
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA Química de Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos Disciplina: Bioquímica 7 Turma: Medicina ( 2o período) Profa. Nereide Magalhães Departamento de Bioquímica - UFPE • “A analogia me levaria a um passo adiante, isto é, à crença de que todos os animais e vegetais descendem de um protótipo único [...] Todos os seres vivos têm muito em comum, em sua composição química, em suas vesículas germinativas, em sua estrutura celular e em suas leis de crescimento e reprodução [...] Provavelmente todos os seres orgânicos que tenham em qualquer ocasião vivido nessa Terra, descendem de alguma forma primordial única, na qual a vida primeiro respirou. ... De um começo tão simples, formas infindáveis, as mais belas e as mais maravilhosas, evoluíram e estão evoluindo.” CHARLES DARWIN (1859) On the Origin of Species Escala Cronológica da Evolução da Vida DNA – origem da vida: Uma cronologia (Battail, 2001) O QUE É REALMENTE A VIDA? Tendências estão derrubando as barreiras entre o vivo e o não vivo. • 1a mudança: Superação do vitalismo. • 2a mudança: desaparecimento dos contornos nítidos na distinção entre vivos e não vivos Seleção natural • Darwinismo e Teoria da evolução • O DNA/RNA Propriedades características da vida natural • Capacidade de reprodução • Sensibilidade ao ambiente • Metabolismo • Singularidade química • Alto grau de complexidade e organização • Programação genética que dirige o desenvolvimento • Histórico modelado pela seleção natural Dificuldades para definir a vida SEMENTES, estão vivas, mas não metabolizam VIRUS, não se auto-reproduzem SALSICHAS não estão vivas, mas contém programa genético, são feitas de proteínas e DNA VIRUS DE COMPUTADOR, com propriedades da vida biológica: reproduzem-se, são sensíveis ao ambiente, metabolizam (consomem processamento, memória), podem ser complexos, sobrevivem usando seleção natural. •INTELIGÊNCIA E VIDA ARTIFICIAL Os maiores desenvolvimentos: trabalho brilhante do Inglês Alan Turing (1912-1954). O pensamento como processo que liga insumo ao produto, independente do substrato que o encerra (Princípio da inteligência artificial). http://em.wikipedia.org/wiki/Alan_Turing http://www.turing.org.uk/Turing/ Estudo do comportamento de máquinas: • “Esconder" de um observador detalhes sobre "quem é quem". O observador é apresentado a diversas situações em que se defronta com duas "pessoas", digamos João e José. • Uma delas é uma pessoa e a outra é uma máquina, porém o observador não sabe "who is who". • Se ele for capaz de discriminar claramente quem é o computador, então fica claro que a máquina não "é" um ser humano. • Mas, quando o observador não for capaz de discernir quem é a máquina e quem é o computador? Não se tratam de "duas" pessoas? Uma máquina não pode ser humana apenas no sentido de não possuir vida Biológica! O FUTURO A vida artificial deve proporcionar avanços extraordinários. É importante refletir, conhecer e tratar de maneira oportuna e cautelosa. Provavelmente haverá síntese de sistemas adaptativos complexos, oferecendo uma visão que coloca o homem dentro de um mundo onde haverá muitas formas de vida e entidades aparentemente vivas. Importância Biológica dos Ácidos Nucléicos DNA = Ácido Desoxirribonucléico RNA = Ácido Ribonucléico Os ácidos transmissão do protéica. nucléicos são responsáveis Código genético e pela pela síntese Relação do Dogma Central DNA tradução vo vi RNA X DNA In o ã ç e ri s c s a r e rt an m i l po A N R replicação Síntese Protéica Fluxo da Informação Genética RNA a s r e v e r e s ta p i r c s n a r T DNA RNA Retrovírus Síntese Protéica Introdução • O corpo humano é constituído por alguns trilhões de células • Estas células, na sua maioria, possuem uma estrutura que comanda e coordena todas as suas atividades: o núcleo • No interior do núcleo, é encontrado o DNA (cromatina), que contém a informação genética a partir do qual são sintetizados os RNA, responsáveis pela transmissão da informação genética e pela síntese de proteínas. Ácidos Nucléicos • Existem dois tipos de ácidos nucléicos: o ácido desoxirribonucléico (DNA) e o ácido ribonucléico (RNA) • O DNA é o principal constituinte dos cromossomos e é nele que estão todos os genes • Os diferentes tipos de RNA (mensageiro, ribossômico e transportador) são formados no núcleo, mas passam para o citoplasma onde promovem a síntese de proteínas. Química de Nucleotídeos e Ácidos Nucléicos • • • Importância biológica Histórico Constituição • • • • • • Nucleosídeos Nucleotídeos Estrutura química dos ácidos nucléicos • • • • • Bases nitrogenadas Pentoses Radical Fosfato Estrutura do DNA Estrutura do RNA Diferenças químicas entre DNA e RNA Funções do DNA e RNA Referências Bibliográficas Fundamentos da Estrutura do DNA e RNA Histórico • 1868 – Meischer isolou nucleoproteínas: protamina + substância ácida (ácido nucléico) • 1885 – Kossel isolou as bases nitrogenadas do DNA e RNA (Nobel de Medicina, 1910) • 1909 – Levene extraiu a ribose dos ácidos nucléicos (levedura) • 1929 - Levene extraiu a desoxirribose dos ácidos nucléicos (glândula do timus) • 1944 – Avery, McLoad e McCarty descobriram que o DNA carrega a informação genética - Beadle e Edward propuseram a hipótese: “1 gen – 1 enzima” - Linus Pauling propôs a estrutura de α-hélice para a queratina (Nobel de Medicina, 1959) - McClintock propôs os transposons (genes saltadores) Histórico • 1948 – Chargaff após separação das bases nitrogenas por cromatografia propôs a regra [A=T] e [C=G] • 1952 – Franklin e Wilkens análise de raios-X do DNA • 1953 – Watson e Crick propuseram o modelo de dupla hélice para o DNA (Nobel de Medicina, 1962) • 1954 – Gamow concebeu um código genético multinucleotídico • 1956 – Palade descobriu os ribossomas (Nobel de Medicina, 1974) • 1956 – Monod e Jacob descobriram o mRNA (Nobel de Medicina , 1965) • 1956 – Moaglang descobriu que o RNA está presente no citoplasma • 1961 Niremberg/Kohana propuseram o código genético em trinca de bases (Nobel de Medicina, 1968) • 1967 – Gurden produziu o 1o clone Histórico • 1970 – Gilbert, Maxam e Sanger propuseram um método de sequenciamento de genes (Nobel de Medicina , 1965) • 1973 – Coehen e Boyer iniciaram a engenharia genética • 1976 – Khorona sintetizou o 10 Gene • 1978 – Elucidação do genoma do vírus SV40 • 1980 – Síntese de pequenas partes do DNA - Difração de raios-X : variação na geometria tridimensional dos pares de bases dependendo da seqüência do DNA • 1983 – Descoberta do gene da doença de Huntington • 1988 – Projeto Genoma Humano • 1990 – 1a. Terapia gênica (tratamento da ADA) • 1991- Terapia gênica da hipercolesterolemia familiar • 1994 – Estudos sobre RNA terapêutico (pares de bases >4) Histórico • 1994 – Radman produziu a Salmorichia (genes da Samonella e da E. coli) • 1994 – Mary-Clair King Descobriu o gene do câncer de mama BRCA1 (Myriade Genetics) • 1995 – Slonimisk genoma do Saccharomyces cerevisea • 1995- Descoberta do gene do câncer de ovário • 1996 - Descoberta do gene do câncer de mama BRCA2 • 1997 - Descoberta do gene da fibrose cística • 1997 - Terapia gênica para fibrose cística, distrofia muscular e hemofilia • 1999 – Tragédia na terapia gênica no tratamento da deficiência ornitina transcarbamoilase (jovem de 18 anos: reação com falência múltipla dos órgãos) Histórico 1999 Nature: A primeira seqüência de um cromossomo humano • 2000 Science (Celera): Genoma completo da drosófila • 2000 – Descoberta do gene do mal de Alzheimer, enfisema, esquizofrenia deCODE Genetics (Islândia) esclerose múltipla, osteoartrite, psoríase – Descoberta de 39 genes responsáveis por doenças Criação do banco da população da Islândia (genótipo de + 20.000 pessoas) Constituição dos Ácidos Nucléicos • Definição: Os ácidos nucléicos são macromaléculas funidades monoméricas de nucleotídeos. • Constituintes – Bases Nitrogenadas Púricas ou purínicas Adenina Guanina Pirmídicas ou pirimidínicas Timina Uracila Citosina – Pentoses Ribose e Desoxirribose (furanoses) – Radical fosfato Bases Nitrogenadas Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) DNA – Estrutura e Função Bases nitrogenadas Purinas Pirimidinas Bases Nitrogenadas dos Ácidos Nucléicos Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Bases Nitrogenadas Púricas e Derivados Devlin, 1998 Bases Nitrogenadas Conformações tautoméricas das Bases Pirimídicas (Uracila) Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) DNA – Estrutura e Função Pentoses Desoxirribose Fosfato Ribose Fosfato Pentoses Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Nucleosídeos • Base Nitrogenada + Pentose Ligação β-N-Glicosídica N9 Base púrica N1 Base pirimídica •Nomemclatura -Nucleosídeos da pirimidina = raíz do nome da base + idina Citidina, Uridina, Timidina -Nucleosídeos da purina = raíz do nome da base + osina Adenosina, Guanosina Conformações dos Nucleosídeos Conformações Sin e Anti dos Nucleosídeos (ligação β-N-Glicosídica) Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Conformações dos Nucleosídeos Conformações Exo e Endo de C2´e C3´com relação a C5´ Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Reações de Nucleosídeos •Metilação •Hidroximetilação •Radical S (tioderivados) •Aminação •Desaminação Nucleosídeos Derivados Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Nucleosídeos Derivados Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Reações de Metilação de Nucleotídeos Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Reação de Metilação da Guanina Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Reações de Desaminação de Bases Nitrogenadas Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Nucleosídeos Adenosina: Nucleosídeo com atividade fisiológica • Hormônio local = autoctone • dilatação de vasos • contração muscular • descarga neuronal • liberação de neurotransmissores • metabolismo de lipídeos Nucleotídeos • Nucleotídeos são nucleosídeos fosforilados – Base nitrogenada – Açúcar – Radical fosfato Ligação éster-fosfato – OH C5’ do nucleosídeo Nucleotídeos Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Ribonucleotídeos Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Desoxirribonucleotídeos Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Nucleotídeos Derivados Conformações 5´, 2´, 3´e 2´,3´-ciclo monofosfatos Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Nucleotídeos di e tri-fosofatos •ATP fonte de energia química para o metabolismo •GTP fonte de energia na síntese protéica metabólito essencial na síntese de fosfolipídeos •UTP substrato na biossíntese de carboidratos complexos e polissacarídeos Nucleotídeos di e tri-fosofatos Nomenclatura dos Nucleotídeos Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Desoxirribonucleotídeos tri-fosfato Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Estrutura da Adenosina Tri-Fosfato (ATP) Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Nomenclatura de Nucleosídeos e Nucleotídeos Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Nucleotídeos Cíclicos (20 mensageiros) Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Reação de Depurinação de Nucleotídeos Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Funções dos nucleotídeos • Unidades monoméricas dos ácidos nucléicos • Metabolismo energético: ATP e UTP fornecem energia nos processos metabólicos • Efeitos alostéricos: níveis de ATP, ADP e AMP controlam os processos metabólicos • Nucleotídeos da adenina participam da estrutura de coenzimas (NAD, NADP, FAD, FMN, CoA) • Precursor de metabólitos importantes Funções dos nucleotídeos 6. Mediadores fisiológicos • Adenosina – controle do fluxo sanguíneo coronário • ADP – agregação plaquetária • cAMP e cGMP agem como segundos mensageiros • GTP transdução do sinal de proteínas ligantes de GTP formação de microtúbulos 7. Intermediários ativados • Síntese de polissacarídeos (UDP-Glicose) • Síntese de glicoproteínas (GDP-manose; GDP-fucose; UDP-galactose; CMP-ácido sialíco) • Síntese de polissacarídeos (UDP-Glicose) • Metabolismo de fosfoflipídeos (CTP) Funções dos nucleotídeos 8. Síntese de metabólitos SAM = S-adenosil metionina: doador de CH3 PAPS = 3´-fosfoadenosina 5´-fosfosulfato: doador de SO4 Síntese de proteoglicanos sulfatados Polimerização de Nucleotídeos • Cadeia Polinucleotídica DNA = Desoxirribonucleotídica RNA = Ribonucleotídica Ligações 3’,5’ - Fosfodiéster • Esqueleto molecular DNA RNA • Cadeia Lateral Desoxirribose + P Ribose + P Bases nitrogenadas DNA RNA Adenosina, Timidina Guanosina, Citosina Adenosina, Uridina Guanosina, Citosina Polimerização de Nucleotídeos Ligação 3´, 5´-Fosfodiéster 5´-Fosfodiéster Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) Representação Esquemática de uma Seqüência de Nucleotídeos Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) pApCpGpTpA ou pACGTA 5´-PO4 ApCpGpTpAp ou ACGTAp 3´-PO4 5´-ACGTA-3´ ou 3´-ACGTA-5´ Fundamentos da Estrutura do DNA Leningher Principles of Biochemistry, 2000 (Nelson, D.L. e Cox, M.M.) DNA – Estrutura e Função Estrutura - Watson & Crick (1953) - Dupla Hé Hélice Polí Polímero - conjunto de monô monômeros (nucleotí (nucleotídeos) Composiçã Composição o de cada nucleotí nucleotídeo: • Molé Molécula de açú açúcar car - Pentose = desoxirribose • Ácido Fosfó Fosfórico • Bases Nitrogenadas: Purinas= Adenina e Guanina Pirimidinas= Timina e Citosina Estruturas Biológicas Tridimensionais Propriedades: Flexibilidade e Estabilidade § Estruturas macromoleculares tridimensionais • DNA • Proteí Proteínas § Complexos supramoleculares Natureza transitó transitóriaInteraçõ Interações es nã não-covalentes Individualmente fracas Coletivamente fortes Flexibilidade Estabilidade Essencial para a funçã função o da macromolé macromolécula DNA – Estrutura e Função Dupla Hélice DNA – Estrutura e Função Bases Complementares DNA – Estrutura e Função Linus Pauling - 1951 α-Hélice (Proteínas) DNA – Estrutura e Função Rosalin Franklin e Maurice Wilkins, Wilkins, 1951 Hélice com periodicidade regular de 3,4 Å e 34 Å Difração de Raios-X 34 Å Estrutura Molecular DNA – Estrutura e Função 1953: descoberta da estrutura do DNA Watson & Crick: estrutura dupla hélice do DNA DNA – Estrutura e Função Estrutura - Watson & Crick (1953) - Dupla Hé Hélice “ We have descovery the secret of life! life!” “Descobrimos o segredo da vida!” vida!” “A elucidaçã elucidação o da estrutura em dupla hé hélice do DNA representou um dos mais significantes eventos da histó história da ciê ciência. Esta descoberta mais do que qualquer outra marcou o iní início da Biologia Molecular” Molecular” DNA – Estrutura e Função Estrutura - Watson & Crick (1953) - Dupla Hé Hélice “ The structure of DNA: ´A A melody for the eye of the intellect, intellect, with not a note wasted” wasted” Horace Freeland Judson The Eight Day of Creation “A estrutura do DNA: ´É É uma melodia para os olhos do intelecto, sem nenhuma nota fora do tom”” tom”” The Music of Genes Susumo Ohno, Beckman University, California The Music of Genes Susumo Ohno, Beckman University, California http://www.toshima.ne.jp/~edogiku/ http://www.membres.iycos.jr/mihalic http:/whozoo.org/mac/Music/Sources.htm http://www.algoart.com/music.htm http://www.molecularmusic.com http://www. Artic.edu/~pgena/ionstrmus.htm DNA – Estrutura e Função: Duplicação Ocorre na presença da DNA polimerase, polimerase, que rompe as pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas e as duas fitas do DNA se afastam: •Nucleotídeos Nucleotídeos livres existentes na célula encaixam-se nas fitas, sempre em suas bases complementares •São São formadas duas moléculas de DNA idênticas. •A A duplicação do DNA é chamada semiconservativa porque a molécula nova do DNA tem uma fita nova e uma fita velha, originária da molécula mãe. Ação da DNA polimerase Fundamentos da Estrutura do RNA Ácidos Ribonucléicos - Tipos Síntese do RNA - Transcrição • É realizada a partir de um molde de DNA • A enzima que cataliza a reação é a RNA-polimerase RNA-polimerase • Três etapas principais: o Iniciação o Alongamento o Término Síntese de Proteínas - Tradução •A A tradução ocorre nos ribossomas •Trinca Trinca de bases do mRNA àcódon •Trinca Trinca de bases do tRNA à anti-códon O Código Genético 2a Letra U C A G U FENILALANINA FENILALANINA LEUCINA LEUCINA SERINA SERINA SERINA SERINA TIROSINA TIROSINA PARADA PARADA CISTEÍ CISTEÍNA CISTEÍ CISTEÍNA PARADA TRIPTOFANO U C A G C LEUCINA LEUCINA LEUCINA LEUCINA PROLINA PROLINA PROLINA PROLINA HISTIDINA HISTIDINA GLUTAMINA GLUTAMINA ARGININA ARGININA ARGININA ARGININA U C A G A ISOLEUCINA ISOLEUCINA ISOLEUCINA METIONINA (INÍ (INÍCIO.) TREONINA TREONINA TREONINA TREONINA ASPARAGINA ASPARAGINA LISINA LISINA SERINA SERINA ARGININA ARGININA U C A G G VALINA VALINA VALINA VALINA ALANINA ALANINA ALANINA ALANINA AC. ASPÁ ASPÁRTICO AC. ASPÁ ASPÁRTICO AC. GLUTÂ GLUTÂMICO AC. GLUTÂ GLUTÂMICO GLICINA GLICINA GLICINA GLICINA U C A G 1a Letra 3a Letra 1953: primeira seqüência de aminoácidos Sanger: seqüência de aminoácidos da insulina bovina MALWTRLRPLLALLALWPPPPARAFVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTP KARREVEGPQVGALELAGGPGAGGLEGPPQKRGIVEQCCASVCSLYQLENYCN Representação inner-outer Pro Leu Pro Gln His UC C G GA G A Asn CU A GA U C GA UCA G GA CU CU Thr Thr Met Val Val Glu Ala Ala Ile Asp AG GA Lys Gly UC U CU Gly CU C U Trp GA G G Stop G A AG Cys UC A G A UC Tyr GA A CU Stop U C C Ser Ser CU AG U CU Arg AG GA UC UC Arg Leu Phe Ser CU GA AG Arg Leu Trecho de DNA da β-hemoglobina humana (reading frames) • ...ACA GAC ACC ATG GTC CAC CTT GAC... • . .. CAG ACA CCA TGG TGC ACC TGG... • ... AGA CAC CAT GGT GCA CCT TGA ... Genes da sub-unidade β da hemoglobina (2 genes) B A 90 bp 131 bp 222 bp 851 bp 126 bp DNA do bacteriófago φX174 • 5.386 bp - 10 genes (A até K) Gene n. de aminoácidos quadro A B C D E F G H J K 455 120 86 152 91 427 175 328 38 56 (1539 bp) (360 bp) (258 bp) (456 bp) (273 bp) (1281 bp) (525 bp) (984 bp) (114 bp) (168 bp) 5.958 bp 2 1 1 3 1 2 1 3 2 3 ORDEM DE MAGNITUDE DE GENOMAS (pares de bases = bp) Vírus bactéria yeasts nematóide insetos mosca da fruta mamíferos lung fish mostarda weed Pinheiro amoebia dubia 10 kbp (SV40 5k, T2 48.6 k...) 4 Mbp (E. coli 4.7 Mb) 9 Mbp 90 Mbp 0.2 - 7.5 Gbp 180 Gbp 1.4 - 5.7 Gbp (man 3.2 Gbp) 140 Gbp 200 Mbp 68 Gbp 670 Gbp Genes no DNA do bacteriófago φX174 GAGTTTTATCGCTTCCATGACGCAGAAGTTAACACTTTCGGATATTTCTGATGAGTCGAAAAATTATCTTGATAAAGCAGGAATTACTACTGCTTGTTTACGAATTAAATCGAAG TGGACTGCTGGCGGAAAATGAGAAAATTCGACCTATCCTTGCGCAGCTCGAGAAGCTCTTACTTTGCGACCTTTCGCCATCAACTAACGATTCTGTCAAAAACTGACGCGTTG GATGAGGAGAAGTGGCTTAATATGCTTGGCACGTTCGTCAAGGACTGGTTTAGATATGAGTCACATTTTGTTCATGGTAGAGATTCTCTTGTTGACATTTTAAAAGAGCGTGGA TTACTATCTGAGTCCGATGCTGTTCAACCACTAATAGGTAAGAAATCATGAGTCAAGTTACTGAACAATCCGTACGTTTCCAGACCGCTTTGGCCTCTATTAAGCTCATTCAGG CTTCTGCCGTTTTGGATTTAACCGAAGATGATTTCGATTTTCTGACGAGTAACAAAGTTTGGATTGCTACTGACCGCTCTCGTGCTCGTCGCTGCGTTGAGGCTTGCGTTTATG GTACGCTGGACTTTGTGGGATACCCTCGCTTTCCTGCTCCTGTTGAGTTTATTGCTGCCGTCATTGCTTATTATGTTCATCCCGTCAACATTCAAACGGCCTGTCTCATCATGG AAGGCGCTGAATTTACGGAAAACATTATTAATGGCGTCGAGCGTCCGGTTAAAGCCGCTGAATTGTTCGCGTTTACCTTGCGTGTACGCGCAGGAAACACTGACGTTCTTACT GACGCAGAAGAAAACGTGCGTCAAAAATTACGTGCGGAAGGAGTGATGTAATGTCTAAAGGTAAAAAACGTTCTGGCGCTCGCCCTGGTCGTCCGCAGCCGTTGCGAGGTA CTAAAGGCAAGCGTAAAGGCGCTCGTCTTTGGTATGTAGGTGGTCAACAATTTTAATTGCAGGGGCTTCGGCCCCTTACTTGAGGATAAATTATGTCTAATATTCAAACTGGC GCCGAGCGTATGCCGCATGACCTTTCCCATCTTGGCTTCCTTGCTGGTCAGATTGGTCGTCTTATTACCATTTCAACTACTCCGGTTATCGCTGGCGACTCCTTCGAGATGGA CGCCGTTGGCGCTCTCCGTCTTTCTCCATTGCGTCGTGGCCTTGCTATTGACTCTACTGTAGACATTTTTACTTTTTATGTCCCTCATCGTCACGTTTATGGTGAACAGTGGAT TAAGTTCATGAAGGATGGTGTTAATGCCACTCCTCTCCCGACTGTTAACACTACTGGTTATATTGACCATGCCGCTTTTCTTGGCACGATTAACCCTGATACCAATAAAATCCC TAAGCATTTGTTTCAGGGTTATTTGAATATCTATAACAACTATTTTAAAGCGCCGTGGATGCCTGACCGTACCGAGGCTAACCCTAATGAGCTTAATCAAGATGATGCTCGTTAT GGTTTCCGTTGCTGCCATCTCAAAAACATTTGGACTGCTCCGCTTCCTCCTGAGACTGAGCTTTCTCGCCAAATGACGACTTCTACCACATCTATTGACATTATGGGTCTGCAA GCTGCTTATGCTAATTTGCATACTGACCAAGAACGTGATTACTTCATGCAGCGTTACCATGATGTTATTTCTTCATTTGGAGGTAAAACCTCTTATGACGCTGACAACCGTCCTT TACTTGTCATGCGCTCTAATCTCTGGGCATCTGGCTATGATGTTGATGGAACTGACCAAACGTCGTTAGGCCAGTTTTCTGGTCGTGTTCAACAGACCTATAAACATTCTGTGC CGCGTTTCTTTGTTCCTGAGCATGGCACTATGTTTACTCTTGCGCTTGTTCGTTTTCCGCCTACTGCGACTAAAGAGATTCAGTACCTTAACGCTAAAGGTGCTTTGACTTATA CCGATATTGCTGGCGACCCTGTTTTGTATGGCAACTTGCCGCCGCGTGAAATTTCTATGAAGGATGTTTTCCGTTCTGGTGATTCGTCTAAGAAGTTTAAGATTGCTGAGGGT CAGTGGTATCGTTATGCGCCTTCGTATGTTTCTCCTGCTTATCACCTTCTTGAAGGCTTCCCATTCATTCAGGAACCGCCTTCTGGTGATTTGCAAGAACGCGTACTTATTCGC CACCATGATTATGACCAGTGTTTCCAGTCCGTTCAGTTGTTGCAGTGGAATAGTCAGGTTAAATTTAATGTGACCGTTTATCGCAATCTGCCGACCACTCGCGATTCAATCATG ACTTCGTGATAAAAGATTGAGTGTGAGGTTATAACGCCGAAGCGGTAAAAATTTTAATTTTTGCCGCTGAGGGGTTGACCAAGCGAAGCGCGGTAGGTTTTCTGCTTAGGAGT TTAATCATGTTTCAGACTTTTATTTCTCGCCATAATTCAAACTTTTTTTCTGATAAGCTGGTTCTCACTTCTGTTACTCCAGCTTCTTCGGCACCTGTTTTACAGACACCTAAAGC TACATCGTCAACGTTATATTTTGATAGTTTGACGGTTAATGCTGGTAATGGTGGTTTTCTTCATTGCATTCAGATGGATACATCTGTCAACGCCGCTAATCAGGTTGTTTCTGTT GGTGCTGATATTGCTTTTGATGCCGACCCTAAATTTTTTGCCTGTTTGGTTCGCTTTGAGTCTTCTTCGGTTCCGACTACCCTCCCGACTGCCTATGATGTTTATCCTTTGAATG GTCGCCATGATGGTGGTTATTATACCGTCAAGGACTGTGTGACTATTGACGTCCTTCCCCGTACGCCGGGCAATAACGTTTATGTTGGTTTCATGGTTTGGTCTAACTTTACC GCTACTAAATGCCGCGGATTGGTTTCGCTGAATCAGGTTATTAAAGAGATTATTTGTCTCCAGCCACTTAAGTGAGGTGATTTATGTTTGGTGCTATTGCTGGCGGTATTGCTT 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GGAAAGACGGTAAAGCTGATGGTATTGGCTCTAATTTGTCTAGGAAATAACCGTCAGGATTGACACCCTCCCAATTGTATGTTTTCATGCCTCCAAATCTTGGAGGCTTTTTTA TGGTTCGTTCTTATTACCCTTCTGAATGTCACGCTGATTATTTTGACTTTGAGCGTATCGAGGCTCTTAAACCTGCTATTGAGGCTTGTGGCATTTCTACTCTTTCTCAATCCCC AATGCTTGGCTTCCATAAGCAGATGGATAACCGCATCAAGCTCTTGGAAGAGATTCTGTCTTTTCGTATGCAGGGCGTTGAGTTCGATAATGGTGATATGTATGTTGACGGCC ATAAGGCTGCTTCTGACGTTCGTGATGAGTTTGTATCTGTTACTGAGAAGTTAATGGATGAATTGGCACAATGCTACAATGTGCTCCCCCAACTTGATATTAATAACACTATAGA CCACCGCCCCGAAGGGGACGAAAAATGGTTTTTAGAGAACGAGAAGACGGTTACGCAGTTTTGCCGCAAGCTGGCTGCTGAACGCCCTCTTAAGGATATTCGCGATGAGTAT AATTACCCCAAAAAGAAAGGTATTAAGGATGAGTGTTCAAGATTGCTGGAGGCCTCCACTATGAAATCGCGTAGAGGCTTTGCTATTCAGCGTTTGATGAATGCAATGCGACA GGCTCATGCTGATGGTTGGTTTATCGTTTTTGACACTCTCACGTTGGCTGACGACCGATTAGAGGCGTTTTATGATAATCCCAATGCTTTGCGTGACTATTTTCGTGATATTGG TCGTATGGTTCTTGCTGCCGAGGGTCGCAAGGCTAATGATTCACACGCCGACTGCTATCAGTATTTTTGTGTGCCTGAGTATGGTACAGCTAATGGCCGTCTTCATTTCCATG CGGTGCACTTTATGCGGACACTTCCTACAGGTAGCGTTGACCCTAATTTTGGTCGTCGGGTACGCAATCGCCGCCAGTTAAATAGCTTGCAAAATACGTGGCCTTATGGTTAC AGTATGCCCATCGCAGTTCGCTACACGCAGGACGCTTTTTCACGTTCTGGTTGGTTGTGGCCTGTTGATGCTAAAGGTGAGCCGCTTAAAGCTACCAGTTATATGGCTGTTGG TTTCTATGTGGCTAAATACGTTAACAAAAAGTCAGATATGGACCTTGCTGCTAAAGGTCTAGGAGCTAAAGAATGGAACAACTCACTAAAAACCAAGCTGTCGCTACTTCCCAA GAAGCTGTTCAGAATCAGAATGAGCCGCAACTTCGGGATGAAAATGCTCACAATGACAAATCTGTCCACGGAGTGCTTAATCCAACTTACCAAGCTGGGTTACGACGCGACG CCGTTCAACCAGATATTGAAGCAGAACGCAAAAAGAGAGATGAGATTGAGGCTGGGAAAAGTTACTGTAGCCGACGTTTTGGCGGCGCAACCTGTGACGACAAATCTGCTCA AATTTATGCGCGCTTCGATAAAAATGATTGGCGTATCCAACCTGCA Tamanho de Genomas • Menor número de genes Mycoplasma genitalium 470 genes • Genoma humano Homem ~120.000 genes PARADOXO DO ‘valor C’ • Valor C = Quantidade de DNA no Seu genoma haploide • Muitos organismos menos complexos possuem valores C surpreendentemente elevados. • O DNA “extra” tem função? Senão, por que é preservado de geração para geração? Gene • β-globina humana doença anemia falciforme • Fator VIII humano hemofilia • Proteína kinase distrofia muscular comprimento 2.000 bp 200.000 bp 3.407 bp A identidade das coisas vivas fornecida pelo substrato genético, parece válida a hipótese “species are sparse” (Battail, 2001). • N. de espécies vivas na Terra ~ 107 Admita que estas sejam uma fração de 1/100 das que existiram (extinção) Tem-se ~109 espécies (aparentemente grande...) Isso é ridiculamente pequeno com respeito ao n. total de possíveis genomas na ausência de redundância GENOMAS ~ 4^109 ~10100000000 (para um genoma típico de 109 nucleotídeos) O homem é mais próximo do gorila ou do orangotango? Comparação do DNA mitocondrial • homem • ATA ACC ATG CAC ACT ACT ATA ACC ACC CTA ACC CTG ACT TCC CTA ATT CCC CCC ATC CTT ACC CTC GTT ACC ... • gorila • ATA ACT ATG TAC GAT ACC ATA ACC ACC TTA GCC CTA ACT TCC TTA ATT CCC CCT ATC CTT ACC TTC ATC ACT ... • orangotango • ACA GCC ATG TTT ACT ACC ATA ACT GCC CTC ACC TTA ACT TCC CTA ATC CCC CCC ATT ACC GCT CTC ATT AAC ... Pequena Cronologia de Genomas • 1977 Seqüenciamento completo genoma do fago φX174 (5.386 bp) • 1995 Primeiro organismo vivo Genoma do Haemophilus influenzae (1,8 Mbp) • 1996 Saccharomyces cerevisiae (12,1 Mbp) • 1997 Escherichia coli • 1998 Primeiro animal –nematóide Genoma do caenorhabditis elegans (97,1 Mbp) • 1999 Primeiro cromossomo humano Cromossomo 22 (33,4 Mbp) • 2000 Drosophila melanogaster (120 Mbp) • 2000 Cromossomos 5, 16, 19, 21 • 1988-2000 Human Genome Project • June 2000 – milestone draft sequence
