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PLASTICIDADE GENÔMICA E VARIAÇÃO DE FASE - Coggle Diagram
PLASTICIDADE GENÔMICA E VARIAÇÃO DE FASE
SEQUÊNCIAS MÓVEIS DE
DNA NO GENOMA
Elemento transponível
Elementos genéticos que têm a capacidade de se mobilizar e mover de um local para outro do genoma.
Procariotos
Transpõem de/para cromossomo da célula, plasmídeo ou cromossomo de fago.
Sequências de inserção
Transposons
Eucariotos
Transpõem do mesmo ou de cromossomos diferentes
Normais e ubíquos
Componentes de genomas de procariotos e eucariotos.
SEQUÊNCIAS DE INSERÇÃO
TRANSPOSASE
necessária
para o movimento do elemento de um sítio para outro
Possuem sequências repetida invertidas (IR) em suas extremidades
A referência para uma repetição invertida de uma sequência de DNA NÃO significa que a sequência em uma fita individual é repetida em sentido contrário, mas que a sequência da esquerda para a direita na parte superior da fita é repetida da direita para a esquerda na parte inferior da fita.
A duplicação da sequência alvo gera repetições diretas nas
extremidades da IS.
Podem alterar o fenótipo por provocar o silenciamento de genes
Regulação: repressão da inserção quando o número de cópias é
alto
TRANSPOSONS
Plasmídeos
Aquisição do gene de resistência a partir do cromossomo de uma
cepa hospedeira resistente.
Explica a grande distribuição de genes de resistência.
ESTRUTURA
Similares aos elementos IS, mas mais complexos estruturalmente e carreando genes adicionais.
Transposons não compostos (CLASSE II)
Transposons compostos (CLASSE I)
O comportamento da transposição de tais elementos compostos pode ser bastante complexo:
As sequências de inserção podem se transpor de forma independente
A transposição de toda a região pode ocorrer
A recombinação entre os elementos IS pode ocorrer, levando à deleção ou inversão da região que os separa
INTEGRONS
MECANISMOS DE TRANSPOSIÇÃO
Transposição Replicativa
Cortes escalonados -> duplicação da sequência alvo.
Resolução do co-integrado pode ocorrer via recombinação, usando enzimas do hospedeiro
A extremidade 3’ livre do alvo atuacomo primer para a DNA polimerase do hospedeiro
Recombinação entre duas cópias dá origem a dois plasmídeos contendo cada um uma cópia do transposon.
Plasmídeo B adquiriu uma cópia do transposon ladeada por umarepetição direta da seqüência alvo.
Transposição Conservativa
Após ligação das extremidades do transposon ao alvo, as fitas simples do doador são cortadas
Liberação do alvo contendo o transposon, sendo as lacunas preenchidas por mecanismos de reparo
O transposon é completamente removido do doador, antes de ser ligado ao alvo
A molécula doadora é degradada (caso seja um plasmídeo)
Duas vias gerais para a transposição
Transposição direta ->a replicação preenche as lacunas em cada
extremidade.
Tranposição replicativa -> todo o transposon é replicado para criar um intermediário co-integrado.
O transposon está agora ligado ao DNA alvo
O co-integrado é frequentemente resolvido depois ->sistema de
recombinação sítio-específica separado.
Os grupos 3’-OH liberados nas extremidades do transposon
atuam como nucleófilos em um ataque direto nas ligações fosfodiésteres no DNA-alvo.
DNA hospedeiro clivado depois da transposição direta->reparado pela união das extremidades do DNA ou degradado.
O DNA é clivado em cada lado do transposon.
REGULAÇÃO DA TRANSPOSIÇÃO
Altos níveis de transposição podem ser prejudiciais para o
hospedeiro celular ->aumento na frequência de mutações
Transposição replicativa ->acúmulo de grande número de
transposons ou IS
A proteína TnpR de Tn3 não só age como um resolvase mas
também funciona como um repressor da transcrição do gene transposase, tnpA
VARIAÇÃO DE FASE
Mecanismos adicionais de responder às mudanças ambientais, além de mecanismos de regulação da expressão gênica
Variação mediada por inversões
Expressão da fímbria tipo I em E. coli -> escape do sistema imulógico do hospedeiro ->garante a sobrevivência de algumas células (sistema ON/OFF)
Variação Antigênica em Campylobacter fetus
Possui até nove diferentes genes sapA que codificam proteínas antigenicamente distintas
Cada célula expressa apenas um desses genes, os demais são
silenciados pela ausência do promotor
Proteína de superfície (SapA) -> torna as células resistentes à morte no soro, mas também é um antígeno.
Recombinações podem mover o promotor de um gene para outro
Variação Antigênica em Neisseria gonorrhoeae
Produzem fímbrias que são importantes na determinação da virulência, pois permite à bactéria atacar o tecido mucoso durante os estágios iniciais da infecção
Podem variar a composição da proteína que forma a fímbria, mantendo a estrutura necessária à virulência (~50aa em N terminal)
Também evade da resposta imune do hospedeiro por variação antigênica
Possuem vários genes pil, mas somente um expresso por vez -> mecanismo ligeiramente distinto do C. fetus.
Variação de fase por mal-pareamento devido a repetições
Normalmente, a sequência se mantém inalterada após a replicação, mas em uma pequena população surge um número diferente de unidades de repetição ->expressão gênica afetada
Controle da expressão de vários genes envolvidos na virulência:
produção de polissacarídeo capsular de Neisseria meningitidis
produção de lipopolissacarídeo antigênico em Haemophilus
influenzae, Campylobacter jejuni e Helicobacter pylori.
Grandes sequências repetidas -> erros durante a replicação que
resultam na perda ou ganho de uma ou mais unidades repetidas
Pode ser em uma região de regulação e mudanças no seu comprimento podem alterar a interação do DNA com proteínas reguladoras ou a RNA polimerase.
A proteína de membrana Opc externa de Neisseria meningitidis sofre esta forma de regulação.
Mudanças de fase trazidas em uma repetição de bases de citosina ao lado do promotor -> muda a eficiência da iniciação da transcrição pela RNA polimerase.
Variação de fase por metilação diferenciada
Epigenética é um termo usado na biologia para se referir a
características de organismos unicelulares e multicelulares que são estáveis ao longo de diversas divisões celulares, mas que
não envolvem mudanças na sequência de DNA do organismo.
Variação de fase em que a variação gera fenótipos alterados,
enquanto a sequência do genoma permanece inalterada.
Variação de fase por metilação diferenciada em E. Coli
Ligação de OxyR em três sítios GATC ->alvos da DAM metilase
A metilação liga/desliga a transcrição
OxyR liga-se ao promotor do gene e impede a sua expressão
Após a replicação esses sítios são aleatoriamente metilados -> resultando em variação de fase (algumas células expressam antígeno 43 e outras não)
Regulação da expressão de agn43 (antígeno 43)