Número de genes vs número de proteínas em eucariotos

Número de genes versus
número de proteínas em
eucariotos
Bioquímica II – SQM0416
Júlia Assirati
Tomie Kuriyama
Victória Montenegro de Campos
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
Características do genoma humano
 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
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;
O número de genes entre eucariotos
também pode ser muito próximo
 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;
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!
Poucos genes, mas muitas proteínas resultantes. Como?
 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;
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!