Prova de Biologia Molecular - Estrutura do DNA e Nucleotídeos

ORIENTAÇÕES PARA O ALUNO 1 Preencher o cabeçalho corretamente e legivelmente não deixe nenhum campo em branco 2 Evitar rasuras nas respostas 3 Utilizar caneta azul ou preta Prova a lápis não dará direito à revisão 4 Esta avaliação será realizada individualmente e sem nenhum tipo de consulta 5 Considerar o tempo estipulado pelo a professor a para a realização dessa atividade 6 Tempo de tolerância para o acesso à sala será de 15 minutos Após este atraso será proibida a entrada 7 A interpretação faz parte da avaliação por isso esteja atento ao que se pede no enunciado de cada questão 8 Ao responder as questões dissertativas empregue a linguagem acadêmica adequada 9 Evitar o uso de gírias expressões coloquiais e atente para a pontuação e concordância verbal 10 Usar APENAS caneta lápis e borracha Todos os demais pertences deverão ficar guardados inclusive relógio os aparelhos celulares ou qualquer outro equipamento eletroeletrônico que deverão permanecer desligados 11 Não será permitido o empréstimo de materiais lápis caneta ou borracha 12 Não será permitida a transcrição das respostas para rascunhos em nenhuma hipótese 13Esta prova será recolhida e pontuada com a nota zero caso o aluno cometa atos ilícitos durante a aplicação tais como consultas a papéis impressos cadernos livros telefone celular comunicação verbal leitura da avaliação de outro colega como também a utilização de ponto eletrônico 14Quando houver cálculos devem ser demonstrados na questão 15 Calculadoras somente as autorizadas pelo professor não sendo permitidas calculadoras de celulares 16 RESPONDER TODAS AS QUESTÕES NA FOLHA DE RESPOSTAS SOMENTE Atenção Em caso de descumprimento das instruções descritas o aluno estará sujeito às sanções previstas no Manual do Aluno da FAMINASBH QUESTÕES OBJETIVAS QUESTÃO 01 Estrutura do DNA Estude sobre como é a estrutura da molécula de DNA Lembrese que ela é constituída por quatro tipos de nucleotídeos A T C e G que por sua vez são constituídos por três substâncias químicas Bases Nitrogenadas Adenina A Timina T Citosina C e Guanina G Pentose Um açúcar que apresenta moléculas formadas por cinco átomos de carbono Fosfato um radical de ácido fosfórico A estrutura do DNA permite que esta molécula seja responsável pela informação genética É uma dupla hélice de cadeias antiparalelas de nucleotídeos interconectadas pela energia cooperativa de muitas pontes de hidrogênio que se estabelecem entre as bases complementares púricas e pirimídicas dos nucleotídeos Abaixo vemos uma das fitas de uma molécula de DNA 3 ATCGAGGATAGAACATAGGACATACAAATGATAAGTATAGATTGACGATGACGCCCGATCAGATAAT 5 a Utilizando esta fita como molde faça a fita complementar b Agora que você obteve a sequência da molécula de DNA fita dupla calcule a porcentagem de cada uma das bases c Indique na fita dupla uma região que apresente as seguintes ligações Fosfodiester e pontes de hidrogênio d Explique o que são as representações 3 e 5 CURSO Biomedicina UNIDADE DE ENSINO Biologia Molecular MÓDULO DATA VALOR 10 pontos AVALIAÇÃO Atividade avaliativa PROF A Jorge Gomes Goulart Ferreira NOME NOTA QUESTÃO 02 Estrutura do DNA Outro ponto importante em relação a estrutura do DNA está relacionado à complementaridade de pareamento de bases que permite que elas sejam compactadas em um arranjo mais favorável energeticamente no interior da fita dupla e que cada molécula de DNA contenha uma sequência de nucleotídeos que é exatamente complementar à sequência nucleotídica da fita antiparalela Questão 2 Estrutura do DNA O genoma dos vírus é constituído de DNA ou RNA Nenhum vírus contém DNA e RNA simultaneamente Quando DNA este pode ser de fita simples ou fita dupla Além disso os genomas virais podem ser de RNA A maioria deles é RNA de fita simples poucos possuem RNA de fita dupla Os genomas RNA de fita simples podem ser classificados em RNA de sentido positivo RNA se o RNA genômico serve de RNA mensageiro e é traduzido pelos ribossomas da célula hospedeira RNA de sentido negativo RNA se o RNA genômico é complementar ao RNA que é traduzido e por isso não pode ser traduzido diretamente pelos ribossomas Avalie a tabela abaixo que mostra a composição de nucleotídeos de um vírus Baseado nesta composição diga qual o tipo de genoma deste vírus DNA ou RNA e se fita simples ou dupla Justifique explicando quais parâmetros permitiram chegar a esta conclusão Nucleotídeo Concentração A 28 C 22 U 28 G 22 QUESTÃO 03 Transcrição A transcrição é a primeira de várias etapas da expressão gênica baseada em DNA na qual um segmento específico de DNA é copiado no RNA pela enzima RNA polimerase Tanto o DNA quanto o RNA são ácidos nucleicos que usam pares de bases de nucleotídeos como uma linguagem complementar A transcrição é um processo por meio do qual ocorre a síntese de RNA a partir das informações contidas no DNA Nesse processo uma cadeia de DNA Senso é transcrita em uma molécula de RNA simples que se torna complementar à cadeia de DNA Anti senso Sabendo destas informações avalie a fita abaixo 3 TAGCTCCTATCTTTACGTATCCTGTATGTTTACCCATATCTAACTGTACTGCGGGACTCTAGTCTATTA 5 a Considerando que está é uma fita antisenso de um gene gere o transcrito deste mesmo gene b Considerando que este é um gene de um eucarioto quais as etapas envolvidas no processamento deste RNA QUESTÃO 05 Processamento do RNA Em eucariotas a molécula de RNA resultante da transcrição tem de ser convertida em RNA mensageiro através de um mecanismo designado por processamento de RNA Este processo consiste em dois passos modificação das extremidades e excisão de intrões Cada extremidade do transcrito primário ou prémRNA vai ser alterada O dogma central da biologia referese à tentativa de relacionar DNA RNA e proteínas O DNA pode se replicar e originar novas moléculas de DNA pode ser transcrito em RNA e este por sua vez é traduzido numa sequência de aminoácidos Após a transcrição o RNA resultante é chamado de transcrito primário e os transcritos primários de RNA mensageiro de eucariontes RNAm sofrem processamento Umas das etapas do processamento é o splicing um tipo de processamento de RNA no qual as sequências denominadas introns são removidas enquanto as sequências remanescentes exons são unidas formando um RNA maduro que pode ser mensageiro ou nãocodificante O splicing alternativo é um processo pelo qual os exons de um transcrito primário são ligados de diferentes maneiras durante o processamento do RNA Em linfócitos B a etapa de diferenciação caracterizase por alterações significativas na morfologia dos LB e também pela troca da porção constante da cadeia pesada de IgM ou IgD para IgG IgA ou IgE processo conhecido como mudança de classe Esta etapa envolve eventos moleculares complexos como rearranjo ao nível do DNA genômico e splicing alternativo ao nível do RNA mensageiro Neste processo as porções variáveis das cadeias pesada e leve permanecem as mesmas e consequentemente a especificidade antigênica do anticorpo não é alterada mas a resposta imune tornase mais diversificada uma vez que as diferentes classes de Ig apresentam diferentes características funcionais Baseandose nestas informações disserte sobre a importância do splicing alternativo para os seres vivos QUESTÃO 06 Tradução A tradução envolve decodificar um RNA mensageiro RNAm e usar sua informação para produzir um polipeptídeo ou cadeia de aminoácidos A tradução é um processo no qual haverá a leitura da mensagem contida na molécula de RNAm pelos ribosomo decodificando a linguagem de ácido nucleico para a linguagem de proteína Considerando a fita de RNA mensageiro transcrito produzida na questão anterior responda a Qual o número de códons presentes nesta molécula de mRNA c Escreva em ordem os anticódons presentes nos tRNA RNA transportadores utilizados na síntese desta proteína b Qual o número de aminoácidos presentes na proteína que será formada a partir deste mRNA Escreva a sequência destes aminoácidos QUESTÃO 07 Mutação Qualquer mudança detectável e hereditária que ocorre no material genético causando uma alteração no genótipo e transmitida às células filhas e às gerações sucessivas Em Biologia mutações são mudanças na sequência dos nucleotídeos do material genético de um organismo Mutações podem ser causadas por erros de cópia do material durante a divisão celular por exposição à radiação ultravioleta ou ionizante mutagênicos químicos ou vírus Observe a figura abaixo que presenta diferentes tipos de mutações A partir deste esquema explique o tipo de mutação Transição Transversão Inserção ou Deleção de base e qual a consequência desta mutação Mutação sinônima Mutação de sentido trocado conservativa ou não conservativa mutação sem sentido ou mudança de matriz de leitura Para cada uma das mutações representadas QUESTÃO 08 Expressão gênica A expressão gênica eucariótica pode ser regulada em vários estágios garantindo assim diferentes perfis de expressão gênica em um organismo Regulação da expressão gênica ou regulação da expressão génica é a regulagem da informação codificada no gene para resultar em um produto génico ou uma função ou ainda um sistema em que o DNA determina quais os genes seu número e o momento em que irão funcionar dentro da célula produzindo proteínas que realizam várias funções Disserte sobre os quatro tipos de mecanismo de expressão gênica citados abaixo A Estrutura de promotores B Elementos de controle cis e trans C Acetilação de histonas D Metilações das ilhas de CpG encontradas nos sítios de início da transcrição FAMINAS Biomedicina UNIDADE DE ENSINO Biologia Molecular 1a 5 TAGCTCCTATCTTGTATCCTGTATGTTTACTATTCATATCTAACCTACTGCTGGGCTAGTCGTATTAG 3 b Adenina A 2080 x 100 25 Timina T 2180 x 100 2625 Citosina C 1780 x 100 2125 Guanina G 2280 x 100 275 c Uma região na fita dupla que apresenta tanto ligações fosfodiéster quanto pontes de hidrogênio é a região que inclui a sequência GATC no molde da fita de DNA que é complementar à sequência CTAG na fita oposta 3 ATCGAGGATAGAACATAGGACATACAAATGATAAGTATAGATTGACGATGACGCCCGATCAGATAAT 5 5 TAGCTCCTATCTTGTATCCTGTATGTTTACTATTCATATCTAACCTACTGCTGGGCTAGTCGTATTAG 3 d As representações 3 e 5 se referem às posições dos átomos de carbono no açúcar pentose que compõe a estrutura dos nucleotídeos em uma molécula de DNA ou RNA Cada nucleotídeo é composto por três partes principais uma base nitrogenada um açúcar pentose desoxirribose no caso do DNA e ribose no caso do RNA e um grupo fosfato O açúcar pentose tem cinco átomos de carbono numerados de 1 a 5 Na molécula de DNA os nucleotídeos são ligados uns aos outros por meio de ligações fosfodiéster que conectam o carbono 3 de um nucleotídeo ao carbono 5 do próximo nucleotídeo Essa ligação forma a espinha dorsal da molécula de DNA que é composta alternadamente de açúcares e grupos fosfato A representação 3 se refere ao carbono 3 do açúcar pentose no qual o grupo fosfato é ligado Já a representação 5 se refere ao carbono 5 do açúcar pentose no qual o grupo fosfato é ligado Essas representações indicam a direção na qual a molécula de DNA ou RNA é lida ou sintetizada começando pelo carbono 5 e terminando no carbono 3 Portanto na sequência de DNA fornecida a extremidade 3 é a extremidade na qual o nucleotídeo final tem seu grupo hidroxila OH ligado ao carbono 3 do açúcar pentose enquanto a extremidade 5 é a extremidade na qual o primeiro nucleotídeo tem seu grupo fosfato ligado ao carbono 5 do açúcar pentose FAMINAS Biomedicina UNIDADE DE ENSINO Biologia Molecular 2a Observando a tabela dada é possível notar que a concentração de U uracila é de 28 enquanto a de T timina não é mencionada Isso sugere que o material genético deste vírus não é de DNA pois a timina é exclusiva do DNA e é substituída pela uracila no RNA Além disso a composição de nucleotídeos mostra uma proporção igual de adenina A e guanina G e uma proporção igual de citosina C e uracila U o que sugere que o vírus possui um genoma de RNA de fita simples com sentido positivo RNA uma vez que a quantidade de adenina é igual à de uracila e a quantidade de guanina é igual à de citosina características comuns em vírus de RNA Portanto com base na análise da tabela podemos concluir que o genoma desse vírus é composto por RNA de fita simples e sentido positivo RNA 3 a Para gerar o transcrito a partir da fita antissenso precisamos parear as bases complementares de RNA com as bases de DNA da fita antissenso Lembrando que na transcrição a base uracila U substitui a base timina T na molécula de RNA Assim o transcrito da fita antissenso seria 5 AUCGAGGAUAGAAAUGCAUAGGACAUACAAAUGGGUAUAGAUUGCUGACUGACGCCCUAGAUCUAUAA3 b As principais etapas envolvidas no processamento do RNA em eucariotos são Adição de uma capa 5 o RNA recémsintetizado recebe uma capa 5 metilada que protege o RNA da degradação enzimática e facilita a sua exportação para o citoplasma Adição de uma cauda poliA uma cauda de poliA de aproximadamente 200 a 300 nucleotídeos é adicionada à extremidade 3 do RNA Essa cauda é importante para a estabilidade do RNA a exportação do núcleo para o citoplasma e a tradução do RNA em proteína Processamento de splicing muitos genes eucarióticos são compostos de múltiplos exons e íntrons O RNA transcrito contém tanto os exons quanto os íntrons O splicing é um processo pelo qual os íntrons são removidos e os exons são unidos para formar um RNA maduro e funcional Exportação para o citoplasma o RNA processado é transportado do núcleo para o citoplasma através dos poros nucleares Essas etapas de processamento são importantes para garantir que o RNA seja traduzido corretamente em proteínas funcionais e para garantir que o RNA seja estável e funcional dentro da célula FAMINAS Biomedicina UNIDADE DE ENSINO Biologia Molecular 5 O splicing alternativo é uma etapa importante do processamento do RNA em eucariotos que permite gerar múltiplos transcritos a partir de um único gene resultando em uma grande diversidade proteica a partir do mesmo genoma Isso significa que uma célula pode produzir diferentes proteínas a partir de um mesmo gene simplesmente alterando a maneira como os exons são ligados durante o processamento do RNA Essa diversidade proteica é extremamente importante para os seres vivos pois permite a adaptação a diferentes condições ambientais e a diferentes estágios de desenvolvimento Por exemplo em linfócitos B a mudança de classe dos anticorpos é essencial para a resposta imune adaptativa que envolve a produção de diferentes tipos de anticorpos para combater diferentes patógenos Além disso o splicing alternativo também pode ter implicações na saúde humana Mutações que afetam o splicing alternativo podem levar a doenças genéticas como a síndrome de Marfan e a distrofia muscular de Duchenne Compreender como o splicing alternativo é regulado e como ele contribui para a diversidade proteica pode ajudar a desenvolver terapias para tratar essas doenças Portanto o splicing alternativo é um processo fundamental para a diversidade proteica e a adaptação dos seres vivos além de ter implicações importantes na saúde humana 6 Considerando a fita 3 TAGCTCCTATCTTTACGTATCCTGTATGTTTACCCATATCTAACTGTACTGCGGGACTCTAGTCTATTA 5 a O número de códons presentes na molécula de mRNA é igual ao número de nucleotídeos dividido por 3 já que cada códon é formado por três nucleotídeos Nesta molécula de mRNA temos 66 nucleotídeos portanto 66 nucleotídeos 3 22 códons b Para determinar o número de aminoácidos presentes na proteína formada a partir do mRNA precisamos traduzir a sequência de códons em aminoácidos usando a tabela de código genético padrão 3 TAG CTC CTA TCT TTA CGT ATC CTG TAT GTT TAC CCA TAT CTA ACT GTA CTG CGG GAC TCT AGT CTA TTA 5 O número de códons nesta molécula de mRNA é 20 A sequência de aminoácidos correspondente é MetLeuLeuSerLeuArgIleLeuTyrValTyrProTyrLeuThrValLeuArgAspSerSerLeu Portanto a proteína resultante terá 20 aminoácidos FAMINAS Biomedicina UNIDADE DE ENSINO Biologia Molecular c A ordem dos anticódons presentes nos tRNAs que participarão da síntese desta proteína é CUA GAG AUA GAG CAA GCA UAG GAC AUA UGU CCC AGA UCA GAU 7 A mutação 1 é uma transversão pois houve uma troca de bases entre as classes purina e pirimidina A por C Essa mutação é uma mutação sinônima pois ambos os códons codificam o mesmo aminoácido serina A mutação 2 é uma transição pois houve uma troca de bases dentro da mesma classe A por G Essa mutação é uma mutação sinônima pois ambos os códons codificam o mesmo aminoácido lisina A mutação 3 é uma transversão pois houve uma troca de bases entre as classes purina e pirimidina T por A Essa mutação é uma mutação de sentido trocado conservativa pois ambos os códons codificam aminoácidos com propriedades químicas semelhantes asparagina e ácido glutâmico A mutação 4 é uma transversão pois houve uma troca de bases entre as classes purina e pirimidina G por T Essa mutação é uma mutação sem sentido pois o códon original codificava para um aminoácido arginina enquanto o códon mutado codifica para um códon de parada stop codon o que resulta em uma proteína truncada e não funcional A mutação 5 é uma transversão pois houve uma troca de bases entre as classes purina e pirimidina C por A Essa mutação é uma mutação de sentido trocado não conservativa pois o códon original codificava para um aminoácido hidrofóbico fenilalanina enquanto o códon mutado codifica para um aminoácido hidrofílico serina o que pode alterar a estrutura e função da proteína A mutação 6 é uma deleção de base pois houve a perda de uma base G na sequência de nucleotídeos Essa mutação é uma mudança de matriz de leitura pois as bases subsequentes serão lidas em grupos diferentes de três alterando completamente a sequência de aminoácidos que serão sintetizados e levando à produção de uma proteína não funcional 8 A regulação da expressão gênica é um processo essencial para a célula eucariótica uma vez que permite o controle da expressão dos genes em resposta a estímulos ambientais ou fisiológicos Existem diversos mecanismos que controlam a regulação da expressão gênica dentre eles destacamse A Estrutura de promotores Os promotores são regiões de DNA localizadas no início dos genes que são reconhecidos pelos complexos proteicos responsáveis pelo início da transcrição A estrutura desses promotores como a presença de sequências específicas de nucleotídeos e a disposição espacial dessas sequências pode influenciar a eficiência da transcrição e portanto a expressão do gene B Elementos de controle cis e trans Os elementos de controle cis são sequências de DNA que estão presentes na região promotora ou em outras regiões do DNA próximo ao gene e que modulam a eficiência da transcrição por exemplo aumentando ou diminuindo a ligação do complexo proteico iniciador da transcrição Já os elementos de controle trans são fatores de transcrição que são proteínas que se ligam aos elementos de controle cis e que podem ativar ou reprimir a expressão do gene FAMINAS Biomedicina UNIDADE DE ENSINO Biologia Molecular C Acetilação de histonas As histonas são proteínas que se associam ao DNA e formam a cromatina que é a estrutura que condensa o DNA dentro do núcleo da célula A acetilação das histonas pode alterar a conformação da cromatina deixando o DNA mais acessível para a transcrição enquanto a desacetilação pode tornar o DNA menos acessível D Metilações das ilhas de CpG encontradas nos sítios de início da transcrição As ilhas de CpG são regiões do DNA que contêm sequências específicas de nucleotídeos em que a citosina é seguida por uma guanina A metilação dessas ilhas pode silenciar a expressão do gene pois impede a ligação dos complexos proteicos iniciadores da transcrição ao DNA Em resumo a regulação da expressão gênica é um processo complexo e sofisticado que envolve a interação de diversos mecanismos tais como a estrutura de promotores elementos de controle cis e trans acetilação de histonas e metilações das ilhas de CpG O conhecimento desses mecanismos é fundamental para a compreensão do funcionamento dos processos celulares e para o desenvolvimento de novas terapias para doenças genéticas e outras patologias FAMINAS Biomedicina UNIDADE DE ENSINO Biologia Molecular 1a 5 TAGCTCCTATCTTGTATCCTGTATGTTTACTATTCATATCTAACCTACTGCTGGGCTAGTCGTATTAG 3 b Adenina A 2080 x 100 25 Timina T 2180 x 100 2625 Citosina C 1780 x 100 2125 Guanina G 2280 x 100 275 c Uma região na fita dupla que apresenta tanto ligações fosfodiéster quanto pontes de hidrogênio é a região que inclui a sequência GATC no molde da fita de DNA que é complementar à sequência CTAG na fita oposta 3 ATCGAGGATAGAACATAGGACATACAAATGATAAGTATAGATTGACGATGACGCCCGATCAGATAAT 5 5 TAGCTCCTATCTTGTATCCTGTATGTTTACTATTCATATCTAACCTACTGCTGGGCTAGTCGTATTAG 3 d As representações 3 e 5 se referem às posições dos átomos de carbono no açúcar pentose que compõe a estrutura dos nucleotídeos em uma molécula de DNA ou RNA Cada nucleotídeo é composto por três partes principais uma base nitrogenada um açúcar pentose desoxirribose no caso do DNA e ribose no caso do RNA e um grupo fosfato O açúcar pentose tem cinco átomos de carbono numerados de 1 a 5 Na molécula de DNA os nucleotídeos são ligados uns aos outros por meio de ligações fosfodiéster que conectam o carbono 3 de um nucleotídeo ao carbono 5 do próximo nucleotídeo Essa ligação forma a espinha dorsal da molécula de DNA que é composta alternadamente de açúcares e grupos fosfato A representação 3 se refere ao carbono 3 do açúcar pentose no qual o grupo fosfato é ligado Já a representação 5 se refere ao carbono 5 do açúcar pentose no qual o grupo fosfato é ligado Essas representações indicam a direção na qual a molécula de DNA ou RNA é lida ou sintetizada começando pelo carbono 5 e terminando no carbono 3 Portanto na sequência de DNA fornecida a extremidade 3 é a extremidade na qual o nucleotídeo final tem seu grupo hidroxila OH ligado ao carbono 3 do açúcar pentose enquanto a extremidade 5 é a extremidade na qual o primeiro nucleotídeo tem seu grupo fosfato ligado ao carbono 5 do açúcar pentose FAMINAS Biomedicina UNIDADE DE ENSINO Biologia Molecular 2a Observando a tabela dada é possível notar que a concentração de U uracila é de 28 enquanto a de T timina não é mencionada Isso sugere que o material genético deste vírus não é de DNA pois a timina é exclusiva do DNA e é substituída pela uracila no RNA Além disso a composição de nucleotídeos mostra uma proporção igual de adenina A e guanina G e uma proporção igual de citosina C e uracila U o que sugere que o vírus possui um genoma de RNA de fita simples com sentido positivo RNA uma vez que a quantidade de adenina é igual à de uracila e a quantidade de guanina é igual à de citosina características comuns em vírus de RNA Portanto com base na análise da tabela podemos concluir que o genoma desse vírus é composto por RNA de fita simples e sentido positivo RNA 3 a Para gerar o transcrito a partir da fita antissenso precisamos parear as bases complementares de RNA com as bases de DNA da fita antissenso Lembrando que na transcrição a base uracila U substitui a base timina T na molécula de RNA Assim o transcrito da fita antissenso seria 5 AUCGAGGAUAGAAAUGCAUAGGACAUACAAAUGGGUAUAGAUUGCUGACUGACGCCCUAGAUCUAUAA3 b As principais etapas envolvidas no processamento do RNA em eucariotos são Adição de uma capa 5 o RNA recémsintetizado recebe uma capa 5 metilada que protege o RNA da degradação enzimática e facilita a sua exportação para o citoplasma Adição de uma cauda poliA uma cauda de poliA de aproximadamente 200 a 300 nucleotídeos é adicionada à extremidade 3 do RNA Essa cauda é importante para a estabilidade do RNA a exportação do núcleo para o citoplasma e a tradução do RNA em proteína Processamento de splicing muitos genes eucarióticos são compostos de múltiplos exons e íntrons O RNA transcrito contém tanto os exons quanto os íntrons O splicing é um processo pelo qual os íntrons são removidos e os exons são unidos para formar um RNA maduro e funcional Exportação para o citoplasma o RNA processado é transportado do núcleo para o citoplasma através dos poros nucleares Essas etapas de processamento são importantes para garantir que o RNA seja traduzido corretamente em proteínas funcionais e para garantir que o RNA seja estável e funcional dentro da célula FAMINAS Biomedicina UNIDADE DE ENSINO Biologia Molecular 5 O splicing alternativo é uma etapa importante do processamento do RNA em eucariotos que permite gerar múltiplos transcritos a partir de um único gene resultando em uma grande diversidade proteica a partir do mesmo genoma Isso significa que uma célula pode produzir diferentes proteínas a partir de um mesmo gene simplesmente alterando a maneira como os exons são ligados durante o processamento do RNA Essa diversidade proteica é extremamente importante para os seres vivos pois permite a adaptação a diferentes condições ambientais e a diferentes estágios de desenvolvimento Por exemplo em linfócitos B a mudança de classe dos anticorpos é essencial para a resposta imune adaptativa que envolve a produção de diferentes tipos de anticorpos para combater diferentes patógenos Além disso o splicing alternativo também pode ter implicações na saúde humana Mutações que afetam o splicing alternativo podem levar a doenças genéticas como a síndrome de Marfan e a distrofia muscular de Duchenne Compreender como o splicing alternativo é regulado e como ele contribui para a diversidade proteica pode ajudar a desenvolver terapias para tratar essas doenças Portanto o splicing alternativo é um processo fundamental para a diversidade proteica e a adaptação dos seres vivos além de ter implicações importantes na saúde humana 6 Considerando a fita 3 TAGCTCCTATCTTTACGTATCCTGTATGTTTACCCATATCTAACTGTACTGCGGGACTCTAGTCTATTA 5 a O número de códons presentes na molécula de mRNA é igual ao número de nucleotídeos dividido por 3 já que cada códon é formado por três nucleotídeos Nesta molécula de mRNA temos 66 nucleotídeos portanto 66 nucleotídeos 3 22 códons b Para determinar o número de aminoácidos presentes na proteína formada a partir do mRNA precisamos traduzir a sequência de códons em aminoácidos usando a tabela de código genético padrão 3 TAG CTC CTA TCT TTA CGT ATC CTG TAT GTT TAC CCA TAT CTA ACT GTA CTG CGG GAC TCT AGT CTA TTA 5 O número de códons nesta molécula de mRNA é 20 A sequência de aminoácidos correspondente é MetLeuLeuSerLeuArgIleLeuTyrValTyrProTyrLeuThrValLeuArgAspSerSerLeu Portanto a proteína resultante terá 20 aminoácidos FAMINAS Biomedicina UNIDADE DE ENSINO Biologia Molecular c A ordem dos anticódons presentes nos tRNAs que participarão da síntese desta proteína é CUA GAG AUA GAG CAA GCA UAG GAC AUA UGU CCC AGA UCA GAU 7 A mutação 1 é uma transversão pois houve uma troca de bases entre as classes purina e pirimidina A por C Essa mutação é uma mutação sinônima pois ambos os códons codificam o mesmo aminoácido serina A mutação 2 é uma transição pois houve uma troca de bases dentro da mesma classe A por G Essa mutação é uma mutação sinônima pois ambos os códons codificam o mesmo aminoácido lisina A mutação 3 é uma transversão pois houve uma troca de bases entre as classes purina e pirimidina T por A Essa mutação é uma mutação de sentido trocado conservativa pois ambos os códons codificam aminoácidos com propriedades químicas semelhantes asparagina e ácido glutâmico A mutação 4 é uma transversão pois houve uma troca de bases entre as classes purina e pirimidina G por T Essa mutação é uma mutação sem sentido pois o códon original codificava para um aminoácido arginina enquanto o códon mutado codifica para um códon de parada stop codon o que resulta em uma proteína truncada e não funcional A mutação 5 é uma transversão pois houve uma troca de bases entre as classes purina e pirimidina C por A Essa mutação é uma mutação de sentido trocado não conservativa pois o códon original codificava para um aminoácido hidrofóbico fenilalanina enquanto o códon mutado codifica para um aminoácido hidrofílico serina o que pode alterar a estrutura e função da proteína A mutação 6 é uma deleção de base pois houve a perda de uma base G na sequência de nucleotídeos Essa mutação é uma mudança de matriz de leitura pois as bases subsequentes serão lidas em grupos diferentes de três alterando completamente a sequência de aminoácidos que serão sintetizados e levando à produção de uma proteína não funcional 8 A regulação da expressão gênica é um processo essencial para a célula eucariótica uma vez que permite o controle da expressão dos genes em resposta a estímulos ambientais ou fisiológicos Existem diversos mecanismos que controlam a regulação da expressão gênica dentre eles destacamse A Estrutura de promotores Os promotores são regiões de DNA localizadas no início dos genes que são reconhecidos pelos complexos proteicos responsáveis pelo início da transcrição A estrutura desses promotores como a presença de sequências específicas de nucleotídeos e a disposição espacial dessas sequências pode influenciar a eficiência da transcrição e portanto a expressão do gene B Elementos de controle cis e trans Os elementos de controle cis são sequências de DNA que estão presentes na região promotora ou em outras regiões do DNA próximo ao gene e que modulam a eficiência da transcrição por exemplo aumentando ou diminuindo a ligação do complexo proteico iniciador da transcrição Já os elementos de controle trans são fatores de transcrição que são proteínas que se ligam aos elementos de controle cis e que podem ativar ou reprimir a expressão do gene FAMINAS Biomedicina UNIDADE DE ENSINO Biologia Molecular C Acetilação de histonas As histonas são proteínas que se associam ao DNA e formam a cromatina que é a estrutura que condensa o DNA dentro do núcleo da célula A acetilação das histonas pode alterar a conformação da cromatina deixando o DNA mais acessível para a transcrição enquanto a desacetilação pode tornar o DNA menos acessível D Metilações das ilhas de CpG encontradas nos sítios de início da transcrição As ilhas de CpG são regiões do DNA que contêm sequências específicas de nucleotídeos em que a citosina é seguida por uma guanina A metilação dessas ilhas pode silenciar a expressão do gene pois impede a ligação dos complexos proteicos iniciadores da transcrição ao DNA Em resumo a regulação da expressão gênica é um processo complexo e sofisticado que envolve a interação de diversos mecanismos tais como a estrutura de promotores elementos de controle cis e trans acetilação de histonas e metilações das ilhas de CpG O conhecimento desses mecanismos é fundamental para a compreensão do funcionamento dos processos celulares e para o desenvolvimento de novas terapias para doenças genéticas e outras patologias