Introdução à Biologia Molecular

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INTRODUÇÃO À BIOLOGIA MOLECULAR
O que é Biologia Molecular?
Área da biologia que estuda as moléculas responsáveis pela vida – como o RNA, DNA e as proteínas.
Essas moléculas carregam informações genéticas e estão presentes em todos os seres vivos, até nos vírus.
História e Descobertas
Início em 1869 com Friedrich Miescher, que descobriu que havia uma substância rica em fósforo e nitrogênio nos leucócitos de pus de feridas. Ele chamou esse composto de nucleína.
· Kossel identificou as bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T).
· Altmann purificou a nucleína deu o nome de ácido nucleico.
Estrutura
· Bases púricas: adenina e guanina
· Bases primídicas: citosina, timina (DNA) e uracila (RNA)
· DNA -> desoxirribose | RNA -> ribose.
· Ligações: 
· A – T: 2pontes de hidrogênio
· G – C: 3 pontes de hidrogênio(mais estáveis)
· Estrutura do DNA: dupla hélice, descoberta por Watson e Crick com base nas imagens de Rosalind Franklin.
Origem da Vida
 A teoria mais aceita é a de Oparin e Haldane.
· Moleculas orgânicas simples surgiram de forma espontânea
Em 1953, miller simulou isso em laboratório e conseguiu formar aminoácidos
Mais tarde, michael russell mostrou que fontes hidrotermais no fundo do oceano podiam gerar moléculas orgânicas complexas, o que reforçou a teoria.
 Teoria do mundo RNA:
· Só existia RNA na terra, eles se autorreplicavam e catalisavam rações, com o tempo surgiram proteínas e membranas lipídicas, formando as primeiras células primitivas.
Organização do Material Genético
Procariotos (como bactérias): 
· Sem núcleo delimitado.
· DNA circular condensado na região chamada nucleoide (região onde está o material genético, similar ao núcleo das células eucarióticas).
· EGMs (elementos genéticos móveis):
· Plasmídeos (DNA extra que pode ser transferido entre bactérias)
· Transposons ou “genes saltadores” (segmentos de DNA que conseguem “saltar” de uma região para outra do genoma — seja dentro do mesmo cromossomo ou para outro diferente. 
 Eles não seguem uma ordem fixa e podem se inserir em locais aleatórios.)
· Bacteriófagos: vírus que infectam bactérias.
Eucariotos (como nós):
· DNA dentro do núcleo e envolto por carioteca
· Muito mais DNA, com níveis de compactação usando histonas 
· DNA é dividido em cromossomos: nucleossomo -> fibra de 30 nm -> loops de cromatina -> cromossomo condensado
· DNA também presente em mitocôndrias e cloroplastos.
Expressão Gênica
Parte onde o DNA vira uma proteína.
· Fluxo da informação: DNA -> Transcrição -> RNA -> Tradução -> proteína
1. Transcrição: o DNA é lido e transformado em RNA mensageiro (RNAm).
2. Tradução: o RNAm vai ao ribossomo e vira uma cadeia de aminoácidos (proteína).
No caso dos procariotos, esse RNAm é policistrônico (possui info de vários genes).
Nos eucariotos, é monocistrônico (um RNAm por gene) e precisa ser processado antes de virar uma proteína.
· Conceitos:
· Gene: segmento do DNA que codifica uma proteína.
· Genoma: todo DNA hereditário
· Cromossomo: DNA= proteínas (como histonas).
Regulação da Expressão Gênica 
É o modo como a célula decide o que vai expressar ou não.
Em procariotos: 
· Tudo é mais rápido e direto.
· RNAm pode ser policistrônico.
· Exemplo: operon Lac da E. coli:
· Se não tem lactose, os genes para metabolizá-la ficam desligados.
· Se tem lactose, ela se transforma em alolactose, que desativa o gene repressor -> a bactéria começa a metabolizar a lactose
Em eucariotos:
· Mais complexo
· RNAm é monocistrônico
· Regulação depende da estrutura da cromatina: 
· Eucromatina: DNA acessível
· Heterocromatina: DNA condensado
· Modificações de histonas: 
· Acetilação (HATs): ativa 
· Metilação (DNMT): inativa.
· Outros mecanismos:
· Splicing alternativo: gera várias proteínas de um mesmo gene.
· Cap 5’ E cauda poli-A: proteção e transporte do RNAm
· miRNA/siRNA: silenciam RNAm por degradação ou inibição da tradução.
Epigenética 
Estuda modificações reversíveis que não alteram a sequência de DNA, mas influenciam na expressão gênica:
· Metilação de DNA e histonas;
· Fatores como fumo, stress, alimentação, traumas
· Conceito de Transmissão Transgeracional de Trauma (TTT): experiências emocionais deixando marcas epigenéticas hereditárias
· Epigenética é promissora para novas terapias genéticas