domingo, 26 de janeiro de 2014

Perguntas e respostas sobre Genética Molecular - 26 de janeiro de 2014

P1: Existe alguma explicação do por que regiões com sequências repetitivas são maiores (ou mais frequentes)  em espécies com genomas maiores?
R1: Os genomas tendem a crescer justamente pelo acúmulo de sequências repetitivas. Então, a pergunta está respondida desta forma. A gente podia se perguntar: porque as sequencias repetitivas se acumulam nos genomas dos organismos mais complexos? A resposta seria: não se sabe com certeza, mas pode ter a participação dos transposons ou retrotransposons.

P2: Gostaria de saber um pouco mais sobre transposição. Sei que são sequências repetidas, mas não sei quem os forma e qual é a diferença com repetições simples e grandes duplicações. 
R2: Nós não aprofundamos esta discussão em sala de aula, mas os livros detalham o que são sequências transponíveis e também o que são sequências de inserção. De uma forma geral, estas sequências se caracterizam pela conservação de extremidades que são reconhecidas por alguma transposase. As repetições que não têm estas características não podem ser mobilizadas no genoma.

P3: Os ''genes de manutenção'' são exatamente iguais em todos os seres, ou só possuem a mesma função?
R3: Só possuem a mesma função. Naturalmente, eles codificam enzimas ou proteínas que são bastante conservadas entre diferentes organismos. Um exemplo claro é a HSP70, uma proteína de choque térmico que tem o papel de acompanhar outras proteínas dentro da célula e, por isso, é chamada chaperonina. As sequências dos genes varia entre espécies por causa da preferência do uso de códons, mas a sequência de aminoácidos da proteína é muito conservada entre taxa bastante diferentes.


P4:  ''A união de exons pode ser feita de forma alternativa pela célula (splicing alternativo), dependendo de um conjunto de fatores: sexo do organismo, estado de desenvolvimento, tecido, ambiente, etc''. De que forma esses fatores podem influenciar o splicing alternativo?
R4: Peptídeos e proteínas associados a cada situação metabólica particular da célula vão regular o spliceossomo e também se ligar a sinalizadores nas extremidades dos exons, influenciando a forma como ele reconhece as uniões exon-intron. Assim, dependendo destes fatores de regulação, o spliceossomo pode atuar diferencialmente em cada situação particular.


P5: Se todos os organismos codificam proteínas e RNAs estruturais, por que existem diferenças (até no mesmo grupo de organismos) no tamanho do genoma e no número de genes?
Resposta tentativa: Isso se da pela presença de pseudogenes e a necessidade de cada organismo para sobrevivência. Por exemplo: um parasita pode viver com menos genes e um genoma menor  pois a maioria de suas funções é realizada pelo hospedeiro e manter um genoma grande seria desperdício de energia na hora da replicação. (essa resposta está correta? tem como complementar?)
R5: A resposta acima está correta em relação ao número de genes e ao fato de que os pseudogenes representam em geral funções que não são mais necessárias naquele organismo particular. Mas há outras razões para diferença no número de genes, e uma delas é a duplicação de genes seguida de diferenciação, que pode dar ao organismo mais adaptabilidade a um novo ambiente. Quanto ao tamanho dos genomas, em geral a maior diferença está nas regiões repetidas, que podem ser bastante diferentes entre espécies próximas. A razão para acúmulo destas sequências repetidas está em parte comentada na primeira resposta.

P6: Existe alguma relação (genes-genoma) que resulte na densidade do gene? quando um gene é considerado denso? Quando falo relação quero dizer um tipo de equação, e a partir de quantos genes por pb é considerado denso.
R6: A densidade não é do gene, mas do genoma. Um genoma com pequenas regiões intergênicas é considerado denso, porque é povoado quase exclusivamente por genes. As bactérias e outros organismos, que têm 70% ou mais do genoma dedicado a codificar proteínas, têm genomas considerados densos. Uma equação tentativa poderia então ser estabelecida: se a % do genoma codificando proteínas for > 70%, o genoma é considerado denso. Também poderíamos olhar de outra forma: dividindo o número de pares de base de todo o genoma pelo número de genes chegamos a um valor que varia entre 900 pb/gene até mais de 150.000 pb/gene. Um genoma denso teria uma relação pb/gene entre este mínimo de 900 pb/gene até perto de 2.000 pb/gene.

P7: O que implica a sobreposição dos genes? Por que a maioria das bactérias não possui sobreposições?
R: A sobreposição de genes implica numa redução de gasto de energia, uma vez que mais informação genética pode ser codificada pelo mesmo genoma. Mas também implica num complexo jogo entre códons numa fita e na outra, nas regiões de sobreposição, ou ainda em diferentes quadros de leitura, se os dois genes sobrepostos estiverem na mesma fita. Isso é difícil e por isso nem bactérias e nem mesmo vírus usam esta estratégia com frequência.

R: Por que há espécies que têm mais DNA codificador do que outras? Devido a presença de pseudogenes? 

R: Mais DNA codificador é o mesmo que menos DNA “lixo”, ou seja, menos regiões repetidas e outras regiões intergênicas e também menos introns. Como comentado nas respostas 1 e 6, o aumento dos genomas se deve muito mais à adição de DNA repetido do que a qualquer outro mecanismo, sobretudo nos eucariotos complexos. Nestes genomas a porcentagem de DNA codificador pode ser muito baixa (menos de 2%, se descontarmos também os introns, que fazem parte dos genes mas não codificam proteínas).

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