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.

Número de genes codificantes não é

proporcional a complexidade biológica

,

O número de genes em eucariotos varia

muito

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?

A maior parte do genoma humano é

composta de DNA repetido

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.

Obrigada pela atenção!