Genoma Humano: estrutura, características e sequenciação (Perguntas) Flashcards
O genoma humano é composto por quantas moléculas de DNA? Onde se localizam?
O genoma humano é composto por 25 moléculas de DNA diferentes:
- Núcleo: 22 cromossomas autossómicos + 1 cromossoma X + 1 cromossoma Y (genoma nuclear) (moléculas lineares)
- Mitocôndria: genoma mitocondrial (molécula circular)
Quais são as principais características do genoma mitocondrial?
- Cadeia circular de dsDNA de 16.6Kb
- Cadeia H (heavy, rica em G’s), Cadeia L (light)
- Cada célula pode ter várias cópias
- Sem proteínas associadas (e.g.histonas do genoma nuclear)
- A replicação do genoma mitocondrial tem características próprias
- O Código genético mitocondrial apresenta particularidades, fruto da origem endossimbiótica microbiana. 2 codões stop = nucleares (UAA, UAG) e 2 exclusivos mitocondriais (AGA, AGG)
- Herdado por via materna
Qual a importância do facto do código genético mitocondrial ter particularidades?
O que são sequências codificantes de proteínas? Que percentagem do genoma humano representam?
Sequências codificantes de proteínas (coding DNA sequence or CDS): são sequências de DNA que contém informação para produção de uma proteína. Aquilo que normalmente se refere como gene (p.ex. ACE2). Constituem menos de 2% do genoma humano
Que tipos de sequências não codificantes existem no genoma humano?
a) DNA/RNA não codificante (ncDNA e ncRNA), incluindo intrões e DNA intergénico
b) Pseudogenes
c) Sequências reguladoras
d) Sequências de DNA repetitivas
- Tandem repeats (minisatellites, microsatellites)
- Interspersed repeats (elementos transponíveis, retransposões, transposões de DNA)
e) DNA não-funcional (“Junk” DNA)
Quais são as funções do DNA não codificante?
As suas funções variam e incluem:
- Regulação da expressão genética (promotores, enhancers, intrões, miRNAs)
- Manutenção da estrutura cromossómica (telómeros, centrómeros)
- Servir de matéria-prima para a evolução de novos genes (tandem repeats)
- Sem função conhecida/produtos da evolução (intrões, pseudogenes)
O que distingue os diferentes tipos de RNA não codificante?
Por convenção dividem-se os tipos de RNA não codificantes em duas classes: long noncoding RNA (lncRNA) e short noncoding RNA, consoante o seu tamanho ser
maior ou menor que 200 bp.
Explique a importância das sequências repetitivas, dando exemplos
As tandem repeats tem imensa relevância no funcionamento do genoma e várias aplicações em medicina, como por exemplo: os microssatélites são tão variáveis que são usados em testes de paternidade e em ciências forenses;
Como se distinguem os dois tipos de elementos transponíveis (TEs)?
- TEs de Classe I (copy and paste) ou retrotransposões. Neste caso uma sequência é transcrita de DNA para RNA, o RNA é depois transcrito inversamente para DNA. Este DNA copiado é inserido numa nova posição no genoma numa nova posição
- TEs de Classe II (cut and paste) ou transposões de DNA. têm repetições invertidas nos terminais da sequência e migram diretamente sem qualquer cópia da sequência. Utilizam um mecanismo de “cut and paste” com uma transposase para cortar a sequência de ADN, que é depois reinserida noutro local do genoma
O que é “Junk DNA”?
Uma sequência que não tem uma função biológica conhecida. O principal desafio de classificar sequências como junk é demonstrar que são “não funcionais”
Que tecnologias permitiram os avanços recentes na sequenciação do genoma humano?
Next-Generation DNA Sequencing (NGS)
- Sequência todos os fragmentos de DNA (50-150 nucleotides) numa amostra.
- Produz RESMAS de dados (1 Tb ou mais por corrida de sequenciação, 400 milhões de FASTQ files aka reads: ficheiros com as sequências de DNA dos pequenos fragmentos).
- Ferramentas bioinformáticas (normalmente em ambiente LINUX) são necessárias para lidar com estes dados.
Se não existir um genoma de referência, contigs e scaffolds são criados.
Se existir um genoma de referência, as reads são mapeadas contra este
Quais os principais desafios para obter informação útil da sequência do genoma humano?
- A parte codificante é pequena (<2%)
- O conceito de gene tornou-se menos linear
- O número de intrões e exões varia consideravelmente entre genes
- É necessário identificar inúmeros pequenos RNAs (ex. microRNAs)
- Existe variação entre indivíduos e populações humanas
- Para compreender o genoma são necessárias comparações com outras espécies
- Complexidade funcional: Cada gene codificante de proteína produz em média 6 transcritos de RNA diferentes (4 contêm sequências codificantes de proteína; 2 são não-codificantes)
Qual o objetivo do projeto ENCODE?
O objetivo era definir e catalogar os elementos funcionais do DNA no genoma humano, incluindo elementos que atuam aos níveis da proteína e do RNA, e elementos reguladores que controlam as circunstâncias em que um gene está ativo.
