Prof. Alexandre S. Osório

O QUE É UM GENOMA

• É o conjunto haplóide de cromossomos de uma espécie.

• O projeto genoma humano analisou 24 cromossomos humanos.

- 22 autossomos + X + Y

• Podemos considerar o genoma como o conjunto de todo material genético de um ser vivo.

COMPOSIÇÃO DO GENOMA HUMANO

Objetivo

Mapear o patrimônio genético do

Homem

• Avanço na Medicina– Preventiva

– Diagnóstico (específico, sensível, efetivo e seguro)

– Tratamento (desenhos de fármacos específicos)

• O arranjo linear dos nossos cromossomos fazem parte da nossa micro-anatomia.

• Histórico:– 1543- corporis humani Fabrica por Andreas

Vesalius;

– 1628- fisiologia da circulação por Harvey;

– 1761- anatomia mórbida por Morgagni.

1956- Evolução da Genética Médica• 1956- Estabelecimento do número de

cromossomos e a determinação da estrutura de dupla-hélice do DNA por Watson e Crick;

• 1959, descrita a 1º síndrome (Down). Nos anos 60 uma série de anormalidades começaram a ser descritas (nº, translocação, deficiência, mosaicos, triploidias e microdeleções).

Mapeamento Genético• Provavelmente o 1º gene a

ser mapeado foi o do Daltonismo (1911-1968)

• 1980- análise de células somáticas através do uso de sondas (“diretamente no gene afetado);

• 1981- uso de sondas, em genes de cópia única;

• Construção de marcadores genéticos para serem utilizados em famílias (RFLP, Seq TANDEM, Microsatélites, etc).

O Sequenciamento do Genoma Humano – A última anatomia

• Antes mesmo do lançamento do PGH ser lançado uma variedade genes já haviam sido descritos;

• 1944- 1ª apresentação do material genético por Avery, McLeod e McCArty em pneumococcus;

• 1953- Watson e Crick deduziram a dupla-hélice do DNA por difração de radiografia;

• 1966- dedução dos nucleotídeos (para codificação de aa);• 1960s – Uso de enzimas de restrição;• 1970s- Clonagem de genes em plasmídeos bacterianos e a técnica do

DNA recombinante;

• 1977- aprimoramento da técnica de sequenciamento por Maxam e Gilbert por Sanger et al. O método estabelecido por Sanger de dideoxi, permanece como a base do PGH. Esse método foi modificado exaustivamente até se conseguir a automatização da técnica.

• 1981- Feito o 1º seq. completo, pelo grupo de Sanger de uma organela citoplasmática com 16569 nucleotídeos.

• 1980- O Departamento de Energia dos EUA propõem do sequenciamento do genoma humana devido a preocupação de mutações ocorridas devido a radiação que seus trabalhadores estavam expostos.

Década de 1980-Década de 1980- Primeiras discussões Primeiras discussões PGH; PGH;

1984-1984- PG: EUA PG: EUA mapear patrimônio genético mapear patrimônio genético humano. humano.

Japão e Austrália: organismo de coordenação Japão e Austrália: organismo de coordenação internacional HUGO (Human Genome Organization) internacional HUGO (Human Genome Organization) facilitar e coordenar facilitar e coordenar mapear, sequenciar e mapear, sequenciar e analisar: genoma humano e sua aplicação;analisar: genoma humano e sua aplicação;

1990-1990- PGH internacional: pesquisadores PGH internacional: pesquisadores americanos e europeus.americanos e europeus.

• 1988- acreditava-se que o mapeamento e o seq. completo do genoma humano seria possível ser feito em 10-15 anos (2005), com um custo de $200 milhões de dólares as ano liberado pelo congresso nacional americano.

• O Comitê assessor do PGH recomendou que se fizesse o seq. a partir da construção dos mapas genéticos e físicos dos cromossomos e que fossem sendo feitos modelos de outros organismos em paralelo.

•

• 1985-1990- Discussão do PGH• 01/10/1990: foi lançado nos EUA do PGH:

patrocinado pelo NIH (National Institutue of Health) e pelo DOE (Departament of Energy).

• Foi criado o grande consórcio mundial para o seq. do genoma humano formado pela Europa, Japão e Austrália.

• HUGO ( Human Genome Organization)- sintonizar o trabalho e organizar o conhecimento em um banco de dados.

Quem participa do PGH ?Quem participa do PGH ?Quem participa do PGH ?Quem participa do PGH ?

• Setor Público Setor Público dados - qualidade e dados - qualidade e precisão: detalhes das células humanas.precisão: detalhes das células humanas.

• Setor Privado Setor Privado genes interessantes. genes interessantes.

• 18 Países :18 Países : Alemanha, Austrália, Alemanha, Austrália, BrasilBrasil, , Canadá, China, Coréia, Dinamarca, EUA, Canadá, China, Coréia, Dinamarca, EUA, França, Holanda, Israel, Itália, Japão, França, Holanda, Israel, Itália, Japão, México, Reino Unido, Rússia, Suécia e México, Reino Unido, Rússia, Suécia e União Européia.União Européia.

MAPEAMENTO E MAPEAMENTO E SEQUENCIAMENTO DO GENOMASEQUENCIAMENTO DO GENOMA

MAPEAMENTO E MAPEAMENTO E SEQUENCIAMENTO DO GENOMASEQUENCIAMENTO DO GENOMA

GENOMAGENOMA:: DNA DNA células - determinado células - determinado organismo.organismo.

• Mapeamento Mapeamento Divisão dos cromossomos Divisão dos cromossomos fragmentos menores fragmentos menores propagados, propagados, caracterizados e ordenados caracterizados e ordenados respectivas respectivas posições nos cromossomos.posições nos cromossomos.

• Sequenciamento Sequenciamento Seqüência de bases Seqüência de bases fragmentos de DNA já ordenados fragmentos de DNA já ordenados genes genes na seqüência do DNA.na seqüência do DNA.

VANTAGENS DO PGHVANTAGENS DO PGHVANTAGENS DO PGHVANTAGENS DO PGH

• DoençasDoençasfator genético;fator genético;

• Tecnologias clínicas Tecnologias clínicas diagnósticos de diagnósticos de DNA;DNA;

• TerapiasTerapiasnovas classes de remédios;novas classes de remédios;

• Técnicas imunoterápicas;Técnicas imunoterápicas;

•Prevenção DoençasPrevenção Doenças condições ambientais: mal de condições ambientais: mal de Alzheimer, hipertensão, obesidade, artrite reumática, Alzheimer, hipertensão, obesidade, artrite reumática, suscetibilidade ao câncer de mama e ovário, suscetibilidade ao câncer de mama e ovário, osteoporose, câncer do cólon, doenças osteoporose, câncer do cólon, doenças cardiovasculares, mal de Parkinson, calvície;cardiovasculares, mal de Parkinson, calvície;

•Genes defeituosos Genes defeituosos Terapia Gênica Terapia Gênica

•Drogas medicinais Drogas medicinais organismos geneticamente organismos geneticamente alteradosalterados

Filme Projeto Genoma Humano

• MapeamentoMapeamento

• SequenciamentoSequenciamento

• Etapas do Etapas do SequenciamentoSequenciamento

COMO É FEITO O SEQUENCIAMENTOCOMO É FEITO O SEQUENCIAMENTOCOMO É FEITO O SEQUENCIAMENTOCOMO É FEITO O SEQUENCIAMENTO

1.1. Picotando o DNAPicotando o DNA

2.2. ClonagemClonagem

3.3. Marcação com Marcação com FluorescênciaFluorescência

4.4. SeparaçãoSeparação

5.5. LeituraLeitura

1. Picotando o DNA1. Picotando o DNA

2. Clonagem2. Clonagem

3. Marcação com 3. Marcação com FluorescênciaFluorescência

4. Separação4. Separação

5. Leitura5. Leitura

Fig . 1 : Bases nitrogenadas do DNAFig . 1 : Bases nitrogenadas do DNA

Fig . 2 : Cromatograma de 4 coresFig . 2 : Cromatograma de 4 cores

Fig . 4 : Dados processados Fig . 4 : Dados processados

Fig . 3: Fragmentos de DNA separados Fig . 3: Fragmentos de DNA separados pelo tamanhopelo tamanho

Ver animação!!!Ver animação!!!

Os resultados são mostrados num Os resultados são mostrados num cromatograma de quatro cores.cromatograma de quatro cores.

•Depois os computadores reúnem as Depois os computadores reúnem as seqüências em longos e contínuos seqüências em longos e contínuos trechos.trechos.

• 1º organismo livre seq. foi a bactéria Haemophilus influenzae, com 1800 genes que codificam proteínas. Este seq. foi feito pelo grupo do J. Craig Venter utilizando a técnica de aproximação.

• Helicobacter pylori, Mycobacterium tuberculosis e Treponema pallidum.

• 1996- 1º eucarioto seq. completamente, o Saccharomyces cereviae.

• 1998- 1º organismo multicelular completamente seq. foi o nematoíde Caenorhabditis elegans.

• 2000/ março – Drosophila melanogaster.

ALGUNS GENOMAS FINALIZADOS

• Inspirado nos resultados dos seq. anteriores, Venter e colaboradores criaram a companhia privada para sequenciar o genoma humano (Celera Genomics Inc)

• Técnica para seq é por aproximação, clonagem ao acaso.

• Os dados eram fornecidos a investigadores acadêmicos, laboratórios não farmacêuticos, sob uma taxa bastante considerável.

• O consórcio mundial para o seq do PGH aceita o desafio competitivo e acelerou o seq com a ajuda de vários laboratórios (EUA, Inglaterra, Japão, França e Alemanha sob a direção de Francis Colins.

• Técnica para seq é por sobreposição de clones

• Os resultados eram de domínio público.

• 26 de junho de 2000– Na Casa Branca, Colins e Venter anunciaram a

conclusão inicial do PGH– O grupo do Colins publicou na “Nature”– O grupo do Venter publicou na “Science”

A maior conclusão deste grande projeto foi explicar que a complexidade do ser humano esta baseada codificação de diferentes proteínas e não no número de genes.

Colins et al.Venter et al.

• Abril de 2003 : seqüência completa.Abril de 2003 : seqüência completa.

• O sequenciamento do genoma humano não corresponde ao O sequenciamento do genoma humano não corresponde ao genoma específico de determinada pessoa.genoma específico de determinada pessoa.

• Estima-se que 99.9% da seqüência seja exatamente a Estima-se que 99.9% da seqüência seja exatamente a mesma entre todos os seres humanos.mesma entre todos os seres humanos.

• O Tamanho dos genes varia enormemente: gene médio = O Tamanho dos genes varia enormemente: gene médio = 3.000 bases 3.000 bases

• Maior gene conhecido: distrofina (2.4 milhões de bases).Maior gene conhecido: distrofina (2.4 milhões de bases).

• Cromossomo 1 tem a maioria dos genes (2.968), e o Y a Cromossomo 1 tem a maioria dos genes (2.968), e o Y a menor parte (231).menor parte (231).

Sequenciamento dos genesSequenciamento dos genes

““É cada vez maior o É cada vez maior o esforço dos cientistas esforço dos cientistas para colocar à para colocar à disposição um número disposição um número crescente de genomas crescente de genomas inteiros sequenciados inteiros sequenciados dos mais diferentes dos mais diferentes organismos.”organismos.”

Fig.7 : Representação do mapeamento genético no cromossomo humano

• O DNA humano é formado por 3.1 bilhões de pares de base, com 4 nucleotídeos diferentes (A, C, G, T). Essas combinações se repetem ao longo do genoma em diferentes ordens para formar aa, que combinado formaram as proteínas necessárias.

• Ele é formado por grandes desertos e alguns oásis. Só 3% do DNA contém regiões codificadoras (centrais).

• O genoma humano é idêntico em 99,9%, os 0,1% é que traz as variações e pistas de muitas doenças

“A complexidade dos seres humanos surgiu de alguma outra fonte” Colins 12/02/01

PGH- Resultados• Total de espécies já sequenciadas- 908 (fev/2002)

– 70 genomas bacterianos (13 archae e 57 bact);– 695 genomas de vírus, retrovirus, etc;– 39 plasmídeos– 15 eucariotos– 307 organelasAtualmente: dos 70 genomas bacterianos 7 foram feitos

através do consórcio e 1 foi brasileiro. Existem 107 genomas em andamento

Out/2001- seq completo de rato pelo grupo Celera.

• O Brasil também participa do Projeto Genoma Humano .

• As principais iniciativas tomadas foram a da clonagem dos genes pelo laboratório da pesquisadora Mayana Zatz;

• Projeto Genoma Humano do Câncer está em andamento graças a união da Fapesp, Instituto Ludwig, Unicamp, EPM e da Faculdade de Medicina da USP;

• O Genoma Cana leva o Brasil a liderar a pesquisa em genoma de plantas (Copersucar à FAPESP em 1998)

• O seqüenciamento de uma praga de lavoura de laranja chamada de Xylella fastidiosa.

http://www.lbm.fcav.unesp.br/fun/

Câncer e o Projeto GenomaCâncer e o Projeto GenomaCâncer e o Projeto GenomaCâncer e o Projeto Genoma

Fig . 8 : Representação da porcentagem dos tipos de câncerFig . 8 : Representação da porcentagem dos tipos de câncer

Genoma CâncerGenoma Câncer Genoma CâncerGenoma Câncer

• Pretende gerar entre 500mil e 700mil Pretende gerar entre 500mil e 700mil sequenciamentossequenciamentos

• Acesso a regiões codificadoras ainda Acesso a regiões codificadoras ainda não exploradosnão explorados

• Elucidação no sequenciamento Elucidação no sequenciamento genético do genético do Homo sapiens Homo sapiens

• Descoberta (???) da cura do câncerDescoberta (???) da cura do câncer

• O Futuro: A Medicina do Século 21

– Saber a função de todas essas proteínas– Saber as variações, padrões, estruturas e fenótipos– Identificar alelos para suscetibilidade– Buscar marcadores– Especificar diagnósticos (mendelianos ou não)– Conhecer a vulnerabilidade ou resistência– Influência: medicina reprodutiva, preditiva, no conceito de

doenças que levem os médicos a interpretar genes como hemogramas, diagnósticos específicos e clínicos, caracterização precisa das doenças, busca de terapias personalizadas (fármacos), impressão digital dos tumores (2020).

Ética no Projeto GenomaÉtica no Projeto Genoma

• Passado – origem e formas Passado – origem e formas justificar justificar

• Presente - irresponsabilidade Presente - irresponsabilidade futuro futuro

• Patrimônio individualPatrimônio individual

• PatentesPatentes

Disseminação e testes Disseminação e testes genéticos para identificação de genéticos para identificação de

genes “doentes”genes “doentes”

Disseminação e testes Disseminação e testes genéticos para identificação de genéticos para identificação de

genes “doentes”genes “doentes”

• Potencialidade do indivíduoPotencialidade do indivíduo

• Discriminação Discriminação exclusão social exclusão social desemprego desemprego nova classe social nova classe social

• Seguradoras - aumento de preçosSeguradoras - aumento de preços

• Mais de cinco mil genes podem ser Mais de cinco mil genes podem ser importantes na determinação de doençasimportantes na determinação de doenças

• Indústria Farmacêutica Indústria Farmacêutica 450 classes de 450 classes de drogasdrogas

• Informação do genoma humano Informação do genoma humano descoberta descoberta e desenvolvimento de drogase desenvolvimento de drogas

• Melhor compreensão das causas das doenças Melhor compreensão das causas das doenças novas drogas novas drogas necessidade de cada necessidade de cada paciente paciente

• Mudanças devem levar a medicamentos com Mudanças devem levar a medicamentos com menos efeitos colaterais e custo menormenos efeitos colaterais e custo menor

•As primeiras aplicações clínicas do PGH As primeiras aplicações clínicas do PGH estarão na área de diagnósticos estarão na área de diagnósticos

FarmacogenéticaFarmacogenética Estudo de variabilidade em resposta Estudo de variabilidade em resposta de droga e toxicidade devido a de droga e toxicidade devido a fatores genéticosfatores genéticos

FarmacogenômicaFarmacogenômica Aplica a informação ganhada pela Aplica a informação ganhada pela farmacogenética ao desenvolvimento farmacogenética ao desenvolvimento de medicamentosde medicamentos

EXERCÍCIOS1) (Unifesp-2004) Em abril de 2003, a finalização do Projeto Genoma

Humano foi noticiada por vários meios de comunicação como sendo a “decifração do código genético humano”. A informação, da maneira como foi veiculada, está

a) correta, porque agora se sabe toda a seqüência de nucleotídeos dos cromossomos humanos.

b) correta, porque agora se sabe toda a seqüência de genes dos cromossomos humanos.

c) errada, porque o código genético diz respeito à correspondência entre os códons do DNA e os aminoácidos nas proteínas.

d) errada, porque o Projeto decifrou os genes dos cromossomos humanos, não as proteínas que eles codificam.

e) errada, porque não é possível decifrar todo o código genético, existem regiões cromossômicas com alta taxa de mutação.

CORRETA : LETRA C

2) O bacteriófago t2 tem como material genético uma molécula de DNA com cerca de 3600 nucleotídeos, que compreendem três genes. Admitindo que esses três genes tenham aproximadamente as mesmas dimensões e que a massa molecular média dos aminoácidos seja igual a 120, cada uma das proteínas por eles codificada deve ter uma massa molecular aproximada de:

a) 48000 d) 12 000b) 24 x 103 e) 144 x 103

c) 4 x 102

RESOLUÇÃO:

3600 nucleotídeos / 3 genes = 1200 nucleotídeos em cada gene.

3 nucleotídeos ----------- 1 aminoácido1200 nucleotídeos ------- X aminoácidos

X = 400 aminoácidos em cada proteína.

400 aminoácidos

x 120 massa molecular média

48 000 massa molecular das proteínas

RESPOSTA : LETRA A

3) (UnB – DF) Cientistas norte-americanos e britânicos conseguiram, pela primeira vez, identificar todos os elementos que compõem o genoma de um animal, um verme conhecido como Caenorhabditis elegans. O trabalho, realizado durante oito anos por equipes da Universidade de Washington, de Saint Louis (EUA), e do Centro Sanger de Carnbridge (Grã-Bretanha), permitiu que fossem identificados os 97 milhões de pares de bases e os cerca de 20 mil genes que constituem o ácido desoxirribonucléico (DNA) do animal.

O Estado de s. Paulo, 11/12/98 (com adaptações).Supondo que todos os genes mapeados codifiquem proteínas e

que uma proteína possui, em média, 200 aminoácidos, calcule a porcentagem do genoma do Caenorhabditis elegans representada pelas regiões codificadoras de proteínas. Despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista.

RESOLUÇÃO : 20 000 genes = 20 000 proteínas = 2 x 104 proteínas.

2 x 104 proteínas x 200 aminoácidos 400 x 104 = 4 x 106 aminoácidos em todas as proteínas do verme.

3 nucleotídeos ------------ 1 aminoácido X nucleotídeos ----------- 4 x 106 aminoácidos

X = 12 x 106 nucleotídeos (que codificam todas as proteínas do verme)

97 000 000 de pb. = 97 x 106 pb.

97 x 106 ----------------- 100%

12 x 106 ----------------- X

X = 1200/97 = 12,37 %

RESPOSTA: 12

4) As duas principais revistas científicas do planeta, a inglesa Nature e a norte-americana Science, publicaram, dia 12/02/2001, uma das conquistas mais aguardadas dos últimos tempos: a conclusão do seqüenciamento do genoma humano. A grande novidade, no final dos estudos, foi que o número de genes identificados (cerca de 30 mil) é bem mais tímido do que o inicialmente aguardado (em torno de 140 mil). Os trabalhos desenvolvidos pela empresa de biotecnologia Celera e o Projeto Genoma Humano (PGH), formado por 16 instituições públicas de pesquisa, permitiram a identificação quase total dos 3 bilhões de pares de bases que constituem o ácido desoxirribonucléico dos humanos.

(http://noticias.correioweb.com.br, com adaptações)Supondo que todos os genes mapeados codifiquem proteínas e que

uma proteína possui, em média, 200 aminoácidos, calcule a porcentagem do genoma humano representada pelas regiões codificadoras de proteínas.

a) 0,6% d) 2,5%b) 1% e) 50%c) 1,6%

RESOLUÇÃO:

30 000 genes = 30 000 proteínas = 3 x 104 proteínas

3 x 104 proteínas x 200 aminoácidos 600 x 104 aminoácidos em todas as proteínas humanas 3 nucleotídeos ------------- 1 aminoácido X nucleotídeos ------------ 6 x 106 aminoácidos X = 18 x 106 nucleotídeos (codificam todas as proteínas humanas)

3 000 000 000 pb = 3 x 109 pb

3 x 109 ---------------- 100% 18 x 106 ---------------- X X = 18 x 108 / 3 x 109 X = 18/30 = 0,6 %

RESPOSTA: LETRA A

5) O gene supressor de tumor p-53 é um dos principais alvos de mutação durante o processo de carcinogênese. Está localizado no braço curto do cromossomo 17 e codifica a nucleoproteína p-53 que é responsável pela regulação da transcrição nuclear, funcionando como um “policial molecular”. Se a célula for exposta a agentes mutagênicos externos a p-53 acumula-se no núcleo freando o ciclo celular em G1, dando tempo para que a célula repare seu DNA. Caso a célula não o repare, a p-53 dispara a morte celular por apoptose. Na versão mutagênica desse gene, a célula que sofre lesão em seu material genético não tem sua divisão celular interrompida e deste modo, o dano celular se transmite às células filhas. A mutação de p-53 não causa a transformação maligna sozinha, porém predispõe a célula a outras mutações que a levarão a uma transformação maligna.

Baseando-se no texto e em conhecimentos correlatos, responda ao que se pede. a) Sabendo que a p-53 é uma proteína constituída por 393 aminoácidos, quantos

nucleotídeos serão necessários apenas para a codificação desses aminoácidos?b) Quantos códons serão necessários para a síntese dos 393 aminoácidos?

Justifique.

RESOLUÇÃO :

a) 3 nucleotídeos --------------- 1 aminoácido

X nucleotídeos --------------- 393 aminoácidos

X = 1179 nucleotídeos

b) 3 nucleotídeos = 1 códon = codificação de 1 aminoácido, logo 393 aminoácidos = 393 códons.

6) Galactosemia: incapacidade de transformar galactose em glicose

As reações bioquímicas que envolvem a galactose – monossacarídeo derivado da lactose (açúcar do leite) – são de particular interesse porque, em seres humanos, estão sujeitas a defeitos genéticos que resultam na doença conhecida como galactosemia. Quando o defeito está presente, os indivíduos são incapazes de metabolizar a galactose a metabólitos da glicose, o que freqüentemente ocasiona catarata, crescimento deficiente, retardo mental e eventual morte por lesão hepática. Um dos distúrbios genéticos é devido à mutação no gene GALK1, expressa como uma deficiência celular da enzima galactoquinase, promotora da degradação do referido monossacarídeo.

Sabendo-se que a enzima galactoquinase possui 392 aminoácidos e que o gene GALK1 ocupa uma região de 7.300 pb no genoma, qual a porcentagem da região codificadora (éxons) em relação ao tamanho total do gene?

RESOLUÇÃO :

1 aminoácido ------- 3 bases no RNAm -------- 3 pb no DNA

392 aminoácidos -------------------------------------- X

X = 1.176 pb

7.300 pb ------------ 100%

1.176 pb ------------x

x = 16,11%

7) "Um mecanismo molecular para as conexões entre os neurônios"Artigo publicado recentemente na revista norte-americana Cell (vol. 101, pp. 671-

684, 2000) apresenta uma possível explicação para a grande especificidade e diversidade das conexões feitas pelas células nervosas. Além de dar novas pistas sobre as bases moleculares dos circuitos neuronais, o trabalho também é uma valiosa contribuição aos estudos sobre o papel de certas regiões do genoma, que aparentemente não têm função, na síntese de proteínas.

O trabalho baseou-se na clonagem e na identificação de um gene da Drosophila, mais conhecida como moscadas- frutas. Esse gene codifica uma proteína localizada na membrana celular dos axônios, que são as projeções dos neurônios responsáveis pelas conexões com outras dessas células nervosas. G. Schmucker e colaboradores descobriram que uma proteína, denominada Dscam, localizada na membrana dos axônios, é o componente externo do receptor de um sistema de sinalização que governa o movimento e o estabelecimento de conexões entre os neurônios.

(Ciência Hoje, nº 168, com adaptações)Sabendo-se que a Dscam tem 2.026 aminoácidos e que o gene que a produz

contém 24 regiões codificadoras (exons), espalhadas num total de 61.200 pares de bases nitrogenadas, calcule:

a) A porcentagem aproximada da região do DNA codificadora de tal proteína.b) A quantidade aproximada de códons do RNAm responsável pelo "comando" da

tradução da Dscam. Justifique.

RESOLUÇÃO:

a) 3 nucleotídeos --------------- 1 aminoácido

X nucleotídeos ------------- 2026 aminoácidos

X = 6078 nucleotídeos

61.200 nucleotídeos ----------------- 100%

6.078 nucleotídeos -------------------- x

x = 9,93%

b) 3 nucleotídeos ----------------- 1 códon

6078 nucleotídeos ------------- X

X = 2026 códons.

8) "DNA pode criar novo teste para hanseníase"O bacilo da hanseníase acaba de ter seu genoma decifrado. Os resultados deverão

permitir o desenvolvimento de testes de diagnóstico mais rápidos e eficazes para a doença, que é responsável por 700 mil casos novos anualmente em todo o mundo, mais de 42 mil só no Brasil. O trabalho publicado na edição de hoje da revista britânica "Nature" (www.nature.com) trouxe algumas surpresas para os pesquisadores do Instituto Pasteur (França) e do Sanger Centre (Reino Unido) que conduziram o estudo. Uma delas é o número reduzido de genes, principalmente se comparado com o de um parente próximo, o bacilo da tuberculose. Enquanto a Mycobacterium leprae (que causa a hanseníase) tem cerca de 1.600 genes, a M. tuberculosis (que causa a tuberculose) tem mais de 3.900 genes. O tamanho do genoma dos bacilos é 3.268.203 e 4.411.532 pares de bases, respectivamente.

A análise do proteoma (o repertório de proteínas que são produzidas pelo organismo) revelou dados mais curiosos ainda. Como a cada gene corresponde pelo menos uma proteína, seria de esperar que a M. leprae produzisse 1.600 proteínas. No entanto, foram detectadas apenas 391. "Cerca de um terço são proteínas de membrana, insolúveis, e portanto não identificáveis pelo proteoma.(...) (Folha de São Paulo, 22/02/2001, com adaptações)

Supondo-se que todas as proteínas do M. leprae possuam 300 aminoácidos, calcule a porcentagem da região codificadora, identificável pelo proteoma, em relação ao genoma total dessa bactéria.

RESOLUÇÃO :

1 códon ----------- 3 nucleotídeos ------ 1 aminoácido

x ---------------------- 300 aminoácidos

X = 900 nucleotídeos

1 gene ---------- 900 nucleotídeos ----------1 proteína

X ------------- 391 proteínas

X = 351.900 nucleotídeos

Genoma: 3.268.203 pb ---------------- 100%

351.900 pb ---------------- X

X = 10,77%

8) Grupo decifra DNA de levedura da cervejaUm consórcio internacional completou o seqüenciamento do material

genético da levedura de cerveja Schizosaccharomyces pombe, que tornou-se o sexto organismo com núcleo celular organizado a ter seu genoma conhecido. O grupo foi coordenado pelo britânico Paul Nurse, do Instituto do Câncer em Londres, Nobel de Medicina de 2001. O sequenciamento revelou um número pequeno de genes que codificam proteínas (4.824) e um grande número deles (43%) com os chamados "íntrons" no meio (DNA não-codificador de proteína). "Pombe" quer dizer cerveja em suaíli, língua da África oriental, onde a levedura foi primeiro isolada, no século 19. O estudo está na "Nature". (Folha de São Paulo 21/02/2002)

Baseando-se no texto e em conhecimentos correlatos, responda:a) Supondo que cada gene codifique uma proteína de 400 aminoácidos,

calcule o tamanho total (em pares de bases ou pares de nucleotídeos) das regiões que não contêm introns nesses genes.

b) Quantos códons seriam transcritos pelos exons?

RESOLUÇÃO:

a) 3 nucleotídeos ----------- 1 aminoácido

X ---------- 400 aminoácidos

X = 1.200 nucleotídeos no DNA = 1 gene (com exon e intron)

1 gene ---------------- 1.200 nucleotídeos

4.824 genes ---------- X

X = 5.788.800 nucleotídeos (sendo que 43% são introns, portanto, 57% são exons)

5.788.800 x 57% = 3.299.616 nucleotídeos

b) 1 códon --------------- 3 nucleotídeos

X ---------------- 3.299.616 nucleotídeos

X = 3.299.616/ 3 = 1.099.872 códons