A diversidade genética é manifestada por diferenças em ...biologia.bio.br/curso/2º período Faciplac/Biologia Celular... · haptoglobina humana expressa um polimorfismo genético

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A diversidade genética é manifestada por diferenças em muitos caracteres, incluindocaracteres fenotípicos e diferenças nas proteínas (com ou sem atividade catalítica) esequências de DNA de quase todos os organismos.

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A perda da diversidade genética está geralmente associada com a endogamia e aredução geral na reprodução e sobrevivência (valor adaptativo).

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As mutações são a origem primária de toda a variação genética.A recombinação tem enorme impacto sobre a variação, pois efetivamente realiza a "mistura"entre os genes diferentes dos seres vivos.

A haptoglobina (Hp) é uma glicoproteína de fase aguda da fração 2-globulina do plasma demamíferos, que pode capturar Hb por formar um complexo de alta afinidade Hp-Hb. Ahaptoglobina humana expressa um polimorfismo genético através de seus três fenótiposprincipais – Hp 1-1, 2-1, 2-2 – atribuídos por seus dois alelos comuns – 1 e 2 – localizados nocromossomo 16q22.1. A Hp contém dois tipos de cadeias polipeptídicas: (pesada, 40 kDa) e(leve: 1, 8,9 kDa e 2, 16 kDa). As cadeias são idênticas em todos os fenótipos Hp; variaçõessão devidas à presença de diferentes cadeias . O alelo Hp 2, presente apenas em humanos,teve sua origem em eventos de duplicação intragênica dos exons 3 e 4 (~1.700 pb) – a partir dafusão de um alelo Hp1F com outro Hp1S, presumivelmente por crossing-over desigual entre estesalelos estruturais. Como consequência desse evento, surgiram os exons 5 e 6 do alelo Hp 2 .

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Durante a gametogênese, a célula germinativa diploide sofre meiose, produzindo 4 gametashaploides. Como se sabe, os cromossomos segregam-se independentemente, o que possibilitagrande número de combinações entre eles, dando origem a vários tipos de gametas. O númerode tipos diferentes de gametas produzidos por um indivíduo diplóide é dado por 2n, onde n= lotehaploide de cromossomos.

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Recombinação sexual de alelosHerança monogênica com dominância completa: 10 genes, cada um com 2alelos, cada um em cromossomos diferentes, cada um produzindo 3 genótiposdiferentes (AA, Aa, aa) 59.000 zigotos diferentes em um diplóide sexual(Porquê?)Em um genoma eucariótico verdadeiro com recombinação livre e ilimitadaocorrendo, o número de possíveis zigotos, é inconcebivelmente maior do que onúmero de partículas fundamentais do universo.

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A variabilidade genética é importante para a sobrevivência da espécie. Nesse sentido, atéhermafroditas desenvolveram ao longo de sua evolução vários mecanismos que dificultam aautofecundação e favorecem a fecundação cruzada (com algumas exceções; ex.: tênias),possibilitando, desse modo, aumento da variabilidade.Há uma variação tão grande de natureza genética, e as recombinações são tão eficazes emmisturar (recombinar) isso, que se a mutação parar completamente, não seria ainda notado umefeito sobre a resposta à selecção na maioria dos casos, em pelo menos 1000 gerações.

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Os cromossomos homólogos aproximam-se uns dos outros e começam a parear entre siem uma ou mais regiões, formando divalentes. O pareamento estende-se até que toda aextensão de cada cromossomos esteja aposta à de seu homólogo. O processo échamado de sinapse ou pareamento cromossômico.

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Quando o processo é completado, os cromossomos estão associados lateralmente naforma de um complexo sinaptonêmico, que possui uma estrutura geral característica.

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Durante a diacinese os quiasmas são mantidos, o que é importante para a distribuiçãocorreta dos cromossomos. A falta de quiasmas pode levar a uma segregação incorreta doscromossomos homólogos na anáfase.

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A região de heteroduplex pode conter vários nucleotídeos.

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O duplex deve estar livre para poder girar para reduzir a tensão topológica.Quando a molécula reunida gira um duplex em relação ao outro isso pode servisualizado em um plano como uma estrutura de Holliday. A molécula reunidaformada pela troca de fitas deve ser resolvida em duas moléculas de fita duplaseparadas. Isto requer mais um par de clivagens: é necessária a produção de umaquebra em um duplex (quebra de fita dupla) para gerar um sítio a partir do qualas fitas simples podem ser desenroladas.

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Para maiores informações sobre reparo, ver aula sobre “Mutações e mecanismos dereparo”.

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Nesse processo, a passagem de DNA tem lugar através de pontes ou comunicaçõescitoplasmáticas temporárias (chamadas pontes de conjugação) entre duas célulasbacterianas, onde uma das cepas transfere informação genética para a outra. A cepadoadora contém no citoplasma um filamento circular de DNA, o fator F, que é umplasmídeo (plasmídeo F). Esse plasmídeo contém genes que codificam a fímbria sexual,que mantém juntas as duas bactérias, possibilitando a formação da ponte deconjugação.Na conjugação, apenas um dos filamentos do plasmídeo é transferido da célula doadorapara a célula receptora. O filamento que fica na bactéria doadora se mantém circular,porém o filamento que é transferido para a receptora se rompe e migra pela ponte deconjugação, sob a forma de um filamento alongado.

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Bactérias que morrem em seu ambiente natural se desintegram e seu DNA pode serpartido em pedaços e captado pelas células adjacentes. O DNA que penetra na bactériapode ser reconhecido como estranho e destruído pelas enzimas de restrição, cujafunção é defender a bactéria contra invasores (bacteriófagos), destruindo seu DNA.Quando o processo de transferência de genes é bem sucedido, ocorre umarecombinação, que consiste na integração, no cromossomo bacteriano, do DNA quepenetrou na bactéria.

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Transdução é o processo pelo qual uma bactéria transmite informação genética a outra,usando como vetor um vírus bacteriano (bacteriófago). Durante o processo de formaçãodos bacteriófagos, pode ocorrer a produção de alguns bacteriófagos defeituosos,contendo DNA de bactéria em vez de somente DNA viral. Esses bacteriófagosdefeituosos contendo DNA bacteriano, irão injetar genes de uma bactéria dentro daoutra, assim transferindo a informação genética.

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A proteína RecA polimeriza sobre o DNA para formar uma estrutura semelhante a umcolar de pérolas, no interior da qual ocorrem as reações de pareamento. RecAreconhece especificamente DNA de fita simples e anela esse segmento a uma sequênciacomplementar de um duplex homólogo, substituindo, simultaneamente, a fita originalpela nova fita. A RecA liga-se primeiramente no DNA de fita simples formando umfilamento de DNA-proteína. Então o filamento RecA captura um DNA de fita duplahomólogo, alinhando-o com a fita simples ligada. Após o alinhamento homólogo e atroca de fitas numa região que envolve centenas de pares de bases, a região de trocapode ser prolongada em um processo que demanda a hidrólise do ATP mediada porRecA. A reação de prolongamento é um tipo de migração de ramificação facilitada.

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Os sítios ou sequências chi foram descobertos em fagos (bacteriófagos) lambdamutantes, chamados chi, que possuem modificações de um único par de bases quecriam sítios que estimulam a recombinação.

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Figura: as subunidades RecB e RecD movem-se ao longo do DNA, processo queexige ATP. A RecB degrada as duas fitas à medida que o complexo se move,clivando as extremidades da fita 3’ com mais frequência do que a extremidade dafita 5’. A subunidade RecC possui uma saliência denominada pino, que facilita aseparação das fitas de DNA. Quando um sítio chi é encontrado na fita deextremidade 3’, a RecC se liga a ele e interrompe o avanço do complexo nestafita. A degradação da fita de extremidade 5’ continua, enquanto a fita comextremidade 3’ forma uma alça, criando por fim uma extensão de fita simples 3’.A proteína RecA (não apresentada), é então carregada para o DNA processadopela enzima RecBCD.

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IHF = fator de integração do hospedeiro.O processo é mediado por uma proteína do bacteriófago chamada integrase (Int),a qual se liga aos sítios attP e attB, formando o complexo Int-attP que se liga aattB. Os fagos e as bactérias trocam as fitas de DNA em uma região central de 15nucleotídeos, compartilhada entre os dois sítios. A proteína Int introduz cortesdesalinhados na região central homologa entre attB e attP, catalisando a trocadas fitas, e liga as fitas quebradas, integrando o DNA de no cromossomo de E.coli.

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Retrotransposons ou retroposons: variam desde retrovírus característicos, capazes deinfectar células hospedeiras, até sequências de transpostas através de um intermediáriode RNA, mas que não possuem capacidade de transposição independente.

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Repetições diretas indica que duas cópias de uma sequência estão repetidas na mesmaorientação. Porém, no gene original (antes da inserção), o sítio alvo possui apenas asequência de uma destas repetições.

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Portanto, um elemento IS apresenta uma estrutura característica, na qual as suasextremidades são identificadas pelas repetições terminais invertidas, enquanto asextremidades adjacentes do DNA hospedeiro flanqueador são identificadas pelasrepetições diretas curtas.A maioria dos elementos IS insere-se em uma variedade de sítios em um DNAhospedeiro. Entretanto, alguns mostram graus variados de preferência pordeterminados sítios (hotspots).

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As repetições diretas do DNA-alvo que flanqueiam um transposon são consequência daintrodução de cortes não-alinhados que geram extremidades sobressalentes que sãoligadas às do transposon.

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A utilização de extremidades sobressalentes é comum a todas as formas detransposição, mas podemos distinguir três tipos de mecanismos de mobilizaçãodiferentes.

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Assim, tanto o sítio doador quanto o receptor ficam com uma cópia do transposon.

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Os mesmos tipos básicos de reação estão envolvidos em todas as classes de eventos detransposição. As extremidades do transposon são desconectadas do DNA doador porreações de clivagem que geram extremidades 3’_OH. Depois, as extremidades expostassão unidas ao DNA-alvo por reações de transferência, nas quais as extremidades 3’-OHatacam diretamente o DNA-alvo.

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A maioria dos elementos transponíveis de um genoma eucariótico é defectiva (não-funcional) eperdeu a capacidade de transpor-se independentemente, embora ainda possam serreconhecidos como substrato para a transposição por enzimas produzidas por transposonsfuncionais.

A excisão imprecisa deixa um resquício do transposon. Embora o resquício possa ser suficiente paraimpedir a reativação do gene-alvo, ele pode ser insuficiente para causar efeitos polares em genesadjacentes, determinando assim uma mudança de fenótipo.

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Os retroposons podem ser divididos nas superfamílias viral (LINES) e não-viral (SINES).

Para maiores detalhes: aula sobre Genoma Humano.

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RNA-polimerase II: sintetiza mRNA e alguns pequenos RNA nucleares que participam dosplicing de mRNAs.L1: um tipo de LINESPelo fato de as LINES originarem-se a partir de transcritos da RNA-polimerase II, assequências genômicas são necessariamente inativas: elas não possuem o promotor, queestava a montante do sítio de início da transcrição.

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RNA-polimerase III: sintetiza tRNA, rRNA 5S e vários outros RNAs estáveis relativamentepequenos.Como são derivados de transcritos de RNA-polimerase III, é possível que algunsmembros sejam portadores de promotores internos ativos.

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