O documento fornece uma introdução sobre a natureza e organização do geneoma, incluindo a estrutura básica dos genes eucarióticos e procarióticos, com ênfase na variação no tamanho do genoma em plantas.

1. Natureza do gene
Introdução a organização do genoma
Leituras Obrigatórias:
Griffiths AJF et al. (2000) Bases Cromossômicas da Herança: Topografia do conjunto
cromossômico. In: Introdução à Genética. 7ª Edição. Guanabara Koogan. pp.
77-94.
Cooper GM (2001) A Organização dos Genomas Celulares. In: A Célula: Uma
abordagem molecular. 2ª Edição. ARTmed editora. pp. 160-199.
Karp G (2005) A Natureza do Gene e do Genoma: 10.4 – A estrutura do genoma. 3ª
Edição. Editora Manole. pp.411-426.

9. LGN0341 – Citogenética Aula – 5 Mondin M e Aguiar-Perecin MLR
Amplitude da variabilidade do conteúdo de DNA em plantas
e sua
comparação com outras espécies
Departamento de Genética ESALQ-USP 009

10. LGN0341 – Citogenética Aula – 5 Mondin M e Aguiar-Perecin MLR
“Uma das primeiras e mais proeminentes observações nas
propriedades moleculares do material genético de plantas superiores
foi a tremenda variação no tamanho do genoma”:
Bennetzen and Kellog, 1997 - The Plant Cell, 9: 1509-1514
Fritillaria assyriaca - 110000 Mpb Arabidopsis thaliana - 110 Mpb
Departamento de Genética ESALQ-USP 010

13. Número de genes em plantas superiores:
“O genoma contém 25498 genes que codificam para proteínas
de 11000 famílias, similar a diversidade funcional de
Drosophila e Ceanorhabdipis elegans.”
The Arabidopsis Genome Initiative, 2000 - Nature, 408: 796-815
“Homólogos de 98% das proteínas conhecidas em milho, trigo
e centeio são encontradas em arroz.”
Goff et al., 2002 - Science, 296: 92-100
Oryza sativa - 32 a 50 mil genes - 420 Mpb
Arabidopsis thaliana - 25498 genes - 110 Mbp

15. Número de Tamanho do
cromossomos genoma (1C)
Arroz 2n = 24 415 Mb
Sorgo 2n = 20 750 Mb
Milho 2n = 20 2500 Mb
Teosinte 2n = 20 3000 Mb
Tripsacum dactyloides 2n = 36 3400 Mb

16. Organização do genoma de plantas
Famílias de multigenes Genes de cópia única
rRNA 18S-5,8S-25S e rRNA 5S ou de baixo número de cópias
Zeína (incluindo sequências regulatórias e introns)
Centrômeros
Seqüências Cópias Seqüências Transposons
Telômeros repetidas Degeneradas Dispersas
em tandem
Outras
Microsatélite
DNA satélite Retrotransposons Incluindo transgenes
Minisatélite
e pseudogenes

17. Estrutura do Gene dos Eucariotos
Enhancers Promotores Intron 1 Intron 2
Início da Início da Sítio Sítio Parada de
Transcrição Tradução doador aceptor Tradução
Transcrição
Transcrito primário
Quepe 5’
(5’ CAP) Splicing Cauda Poli A (adenilada)
Transcrito maduro
Início da Parada de
Tradução Tradução
Tradução
Proteína

18. Promotores: Seqüência próxima à região codante do gene onde
fatores protéicos e a RNA polimerase se ligam para dar
início a transcrição.
TATA box: Seqüência conservada, encontrada no promotor a cerca de
25 a 30 pb abaixo do sítio de iniciação da transcrição, e
onde se ligam complexos protéicos

19. Enhancer: É uma seqüência de DNA próxima a região promotora que é
capaz de aumentar a capacidade deste.

20. Início da Tradução: é o local onde o ribossomo se liga para iniciar a
formação da cadeia polipetídica (proteína). Ela é
dada pela combinação de nucleotídeos AUG, ou
seja, toda vez que o ribossomo encontrar o AUG
(codificação para o amino ácido Metionina) inicia-
se a adição de amino ácidos. Por isso as cadeias
polipeptídicas sempre se iniciam com uma
metionina.

21. Início da Transcrição: É determinado por duas seqüências curtas
localizadas aproximadamente nos nucleotídeos
-35 (aproximadamente 20 pares de base do
TATA box) e -10 a partir do AUG de início da
Tradução, e é onde a polimerase se liga uma
vez que estas seqüências são consenso com
algumas encontradas nos promotores,
aproximadamente com o mesmo espaçamento.

22. Parada da Tradução: O sinal de terminação é dado pelos códons UAG,
UAA e UGA. Quando o ribossomo atinge um códon
de terminação a cadeia polipeptídica é completada
e terminada. Vale salientar que os códons estão no
RNAm e portanto correspondem a seqüências ATC,
ATT e ACT no DNA molde.

23. Exón: Segmento de um gene que é transcrito em RNA mensageiro
primário e é mantido na molécula funcional. Muitos genes
eucarióticos são compostos por um mosaico de éxons e íntrons.
Os íntrons são removidos por um processo conhecido por
Splicing.
Íntrons: Seqüência não codificadora dentro de um gene que é transcrita
e depois removida. As regiões que flaqueiam os íntrons (ou
éxons) são então ligadas, formando o RNAm maduro. Alguns
genes eucarióticos contém vários íntrons.

24. Splicing: Processo que ocorre durante a maturação do RNAm
eucariótico, pelo qual ocorrem a remoção de íntrons e a
união dos éxons. É o mesmo que processamento do RNAm.
Junção de splicing: Seqüência de DNA que cerca o limite entre um
éxon e um íntron. Há um grau de conservação
nestas regiões, permitindo a identificação de íntrons
em genes seqüenciados.

25. Sítio doador Sítio aceptor
Transcrição
5’ 3’
TCAAAAGGTAGGCA Íntron A GCTCTAGACAACT Éxon 1
Éxon 1 AAATAAGGTGAGCC Íntron B ATTACAGGTTGTT Éxon 2
Éxon 2 AGCTCAGGTACAGA Íntron C TATTCAGTGTGGC Éxon 3
Éxon 3 CCTGCCAGTAAGTT Íntron D TTTACAGGAATAC Éxon 4
Éxon 4 ACAAATGGTAAGGT Íntron E CTTAAAGGAATTA Éxon 5
Éxon 5 GACTGAGGTATATG Íntron F GCTCAAGCAAGAA Éxon 6
Éxon 6 TGAGAGGTATGGC Íntron G CTTGCAGCTTGAG Éxon 7
Seqüências permitidas: agGTaag cAGg
Comparação entre seqüências nos limites éxon-íntron do gene da albumina do ovo

26. Quepe 5’ (Cap 5’): Estrutura de 7-metilguanosina adicionada a muitos
RNAm eucarióticos após a transcrição; auxilia na
iniciação da síntese protéica, podendo servir
também de proteção.

27. Cauda Poli-A: A cauda poli-A parece ter várias funções: (1) auxilia na
exportação do RNAm maduro para fora do núcleo; (2)
acredita-se que ela afeta a estabilidade de pelo menos
alguns RNAm no citoplasma; (3) parece servir como um
sinal de reconhecimento para o ribossomo, que é
necessário para a tradução eficiente do RNAm. A cauda
poli-A em combinação com o quepe 5’ permitiria ao
ribossomo determinar se um RNAm está intacto, antes de
dispender energia e precursores para iniciar sua tradução.

28. Estrutura do Gene dos Procariotos