7.012 Soluções do Conjunto de Problemas 6 - mit

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Seção_________
7.012 Soluções do Conjunto de
Problemas 6
Pergunta 1
A família de vírus Orthomyxoviridae inclui os vírus influenza A, B e C. Esses vírus possuem
um genoma (-)ssRNA envolto por um capsídeo composto por lipídeos e proteínas. A infecção
de suas células por um vírus influenza ocorre por um processo de endocitose por receptor.
Proteínas glicosiladas específicas na superfície de suas células são cooptadas pelo vírus como
um sistema receptor para a invasão viral. Uma das proteínas do capsídeo viral, a
hemaglutinina (HA), atua como o ligando.
a) Para que as células normalmente utilizam a endocitose por receptor?
Para incorporar macromoléculas específicas.
b) Após invadir sua célula, o vírus influenza produz primeiramente o mRNA viral para
possibilitar a produção das proteínas virais.
i) Quais dos componentes requeridos para a transcrição são do vírus?
RNA dependente, RNA polimerase. O modelo é de origem viral.
ii) Quais dos componentes requeridos para a transcrição são do hospedeiro?
Os nucleotídeos e a energia são da célula hospedeira.
c) Após o mRNA viral ter sido transcrito, o vírus influenza utiliza os ribossomos celulares
para produzir as proteínas virais. Os ribossomos podem estar soltos no citosol ou presos ao
retículo endoplasmático. Quando a translação é iniciada, onde estão localizados os
ribossomos?
Toda a translação é iniciada nos ribossomos do citosol.
d) No caso da proteína do capsídeo viral, a hemaglutinina, a conclusão da translação deve
ocorrer por meio dos ribossomos presos ao retículo endoplasmático. Se os ribossomos soltos
no citosol fossem utilizados para a translação de toda a proteína hemaglutinina, qual seria o
efeito disso sobre a capacidade das novas partículas virais de infectar outras células?
Transladada desse modo, a proteína hemaglutinina nunca seria incorporada na membrana
plasmática da célula hospedeira. Quando as novas partículas virais fossem formadas,
faltaria hemaglutinina na superfície e não existiria ligando para o receptor da célula
hospedeira. Assim, as novas partículas não seriam infecciosas.
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e) Após o vírus ter se replicado dentro da célula hospedeira, novas partículas virais
atravessam a membrana plasmática da célula (como mostrado abaixo) para infectar outras
células.
i) Qual é a origem dos lipídeos no envelope viral?
Os lipídeos são da célula hospedeira.
ii) Como se chama esse processo?
Brotamento.
Pergunta 2
a) Geralmente, células de mamíferos são cultivadas em placas de cultura de tecido para o
estudo de suas propriedades de crescimento.
i) Se uma população assíncrona de fibroblastos é colocada em uma placa com meio,
mas sem soro, em qual fase(s) do ciclo celular os fibroblastos poderiam estar
inicialmente?
Todas as fases do ciclo celular poderiam ser representadas.
ii) Em qual fase(s) do ciclo celular você calcula que essas células estariam após 48 horas?
As células estariam todas em Go.
iii) Após 48 horas, você substitui o meio das células por outro contendo soro. Se o soro
adicionado possui somente um fator de crescimento epidérmico (EGF), e as células
possuem somente receptores de fator de crescimento derivado de plaquetas em sua
superfície, o crescimento será estimulado? Explique sua resposta.
Não. O receptor PDGF não reconhecerá o EGF como um ligando.
b) A proteína do retinoblastoma (pRb) regula negativamente o fator de transcrição, E2F.
Quando a pRb se liga ao E2F, este não pode mais iniciar a transcrição dos genes requeridos para
a transição de G1 para a fase S. Isso ajuda a assegurar que a replicação do DNA ocorra no
momento correto. Alguns indivíduos são propensos à doença familiar retinoblastoma, pois
herdaram uma cópia mutante do gene, o que resulta em uma pRb que não pode se ligar ao E2F.
i) Herdar uma cópia mutante do gene RB resultaria em que efeito sobre a progressão do
ciclo celular?
Enquanto a célula possuir um gene RB normal e a pRb funcional resultante, o ciclo
celular prosseguirá normalmente.
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ii) Qual seria o efeito dessa deficiência sobre o risco de desenvolvimento do câncer?
O risco de desenvolvimento do câncer aumentaria.
c) A proteína pRb é regulada pela modificação covalente. A fosforilação da proteína impede
sua associação com o E2F.
i) Durante qual fase do ciclo celular ocorre a primeira fosforilação da pRb?
A pRb é fosforilada primeiramente no fim do estágio G1.
ii) Qual é o efeito da fosforilação da pRb sobre a progressão do ciclo celular?
A fosforilação da pRb libera o fator de transcrição E2F, que inicia a transcrição dos
genes cujas proteínas são necessárias para a fase S. Isso permite que a célula continue
se desenvolvendo além do ponto de restrição até concluir seu ciclo.
d) Após a conclusão da fase S, a função do E2F não é mais necessária. A pRb deve ser
desfosforilada de modo que possa se ligar novamente ao E2F. Qual é o tipo de enzima
responsável pela remoção dos grupos de fosfato das proteínas?
As fosfatases removem os grupos de fosfato.
Pergunta 3
Existem vários meios pelos quais um vírus pode transformar uma célula normal em uma
célula cancerosa.
Em 1911, um fazendeiro de Nova York trouxe seu frango premiado para um cientista
chamado Peyton Rous, pois o animal havia desenvolvido um tumor. Rous foi capaz de
determinar que um vírus era a causa do tumor. Em sua homenagem, esse vírus é conhecido
agora como o vírus do sarcoma de Rous (RSV). O RSV é idêntico a um retrovírus nãotumorigênico chamado vírus da leucose aviária, exceto pelo fato de que o RSV possui um
gene adicional, o src ou v-src viral.
RSV = Vírus da Leucose Aviária + v-src
a) Quando uma biblioteca de cDNA de frango foi filtrada, utilizando-se o v-src como
referência, foi descoberto que o genoma do frango possui normalmente uma versão do gene
src.
i) Sabemos que a tumorogênese está associada com a presença do v-src. O v-src atuaria
como um oncogene ou um gene supressor de tumor? Por quê?
O fenótipo do tumor associado com o gene v-src é dominante, isto é, uma cópia do gene
v-src é suficiente para induzir tumores mesmo que as células do frango possuam o gene
src. Isso indica que o v-src é um oncogene.
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ii) Supondo que antes de 1900 o RSV não existisse, explique como o vírus teria
evoluído a partir do vírus da leucose aviária.
Talvez em algum momento, o Vírus da Leucose Aviária se integrou ao genoma de
frango adjacente ao gene src de frango normal. Em alguma etapa, quando o DNA viral
foi separado do DNA hospedeiro para a formação de partículas progênies virais, o
gene src de frango também foi incluso. O gene src no vírus sofreu uma mutação para
uma forma ativa. Esse gene src ativo causou a proliferação excessiva de células. Essa
proliferação excessiva de células infectou o vírus transportando o src, aumentando sua
capacidade de sobrevivência.
b) O vírus 40 dos símios (SV40) é um membro da família Polyomavirinae de vírus de
dsDNA. Uma das proteínas virais produzidas pelo SV40 é chamada de antígeno T grande.
Essa proteína executa várias funções essenciais para o vírus. Uma dessas funções é interagir
com as proteínas celulares que regulam o crescimento, tais como a pRb e a p53, inativandoas.
i) a pRb e a p53 são ______________________________________. Supressores de
tumor
ii) Se a pRb e a p53 ficassem inativas, qual seria o efeito sobre o risco de
desenvolvimento de tumor?
O risco de desenvolvimento de tumor aumentaria.
c) Os retrovírus se destacam por possuir genomas que são RNA e DNA durante diferentes
estágios de seu ciclo de vida. As partículas de retrovírus possuem genomas (+)ssRNA, mas
após o retrovírus infectar uma célula, seu genoma é convertido para DNA, podendo se
integrar a um dos cromossomos da célula hospedeira. A localização desse ponto de inserção é
aleatória, mas pode ter efeitos importantes sobre a célula hospedeira.
i) Se o retrovírus se integrar no meio do quadro de leitura de um proto-oncogene,
devemos esperar um aumento ou uma diminuição do risco de desenvolvimento de
tumor?
Devemos esperar uma diminuição do risco de desenvolvimento de tumor, pois um gene
que possibilita o crescimento foi inativado. (Na verdade, podem não existir aumentos
ou diminuições do risco, isto é, nenhuma alteração na probabilidade de
desenvolvimento de tumor.)
ii) Se o retrovírus se integrar no meio do quadro de leitura de um gene supressor de
tumor, devemos esperar um aumento ou uma diminuição do risco de desenvolvimento
de tumor?
Devemos esperar um aumento do risco de desenvolvimento de tumor, pois um gene
supressor de tumor foi inativado.
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Continuação da Pergunta 3 c)
Os genes de um retrovírus estão entre seqüências de repetições terminais longas (LTR) que
possuem um promotor forte. O promotor do LTR 5’ é utilizado para ativar a transcrição de
genes virais. Após integrado ao cromossomo hospedeiro, o promotor do LTR 3’ pode ativar a
transcrição dos genes hospedeiros vizinhos.
iii) Se o LTR 3’ do retrovírus for integrado à parte adjacente de um proto-oncogene,
será mais provável o estímulo ou a inibição do desenvolvimento de tumor?
Isso poderia estimular o desenvolvimento de tumor, pois aumentaria a transcrição de
genes que possibilitam o crescimento.
iv) Se o LTR 3’ do retrovírus for integrado à parte adjacente de um gene supressor de
tumor, será mais provável o estímulo ou a inibição do desenvolvimento de tumor?
Isso poderia inibir o desenvolvimento de tumor, pois aumentaria a transcrição de genes
supressores de crescimento.
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Pergunta 4
Geralmente, o número diplóide de cromossomos de qualquer organismo é indicado como 2n.
Os gametas (óvulo e esperma, no caso dos seres humanos), que são haplóides, possuem um
número de cromossomos 1n. Muitas vezes, os cientistas podem determinar em que fase do
ciclo celular está uma determinada célula, com base no número de cromossomos.
a) Considerando uma célula somática, para cada fase do ciclo celular, determine o número de
cromossomos (ou a faixa de possíveis números de cromossomos) que você espera encontrar.
G2
4n
Go
2n
G1
2n
M
4n
S
2n – 4n
b) Muitas vezes, os cientistas utilizam drogas para capturar células em estágios específicos do
ciclo celular. Duas dessas drogas são a hidroxiuréia e a colcemid. Em quais fases cada uma
dessas drogas interrompe o ciclo celular? Como essas drogas agem para causar a interrupção?
A hidroxiuréia captura células na fase S (ou pouco antes do início da fase S), interferindo na
síntese do DNA.
A colcemid captura células na fase M, interferindo nos microtúbulos.
b) Qual droga você utilizaria para capturar uma célula na metáfase? ______________
Colcemid colchicina
Desenhe um esquema mostrando como uma célula (com 2n = 4 cromossomos)
capturada na metáfase se pareceria.
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