Genomas de bactérias

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Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Ciências Biológicas
Genética Molecular
Recife-PE
2016
GENOMAS DE BACTÉRIAS
Amanda C. de M. Souza
amanda.cmsouza@yahoo.com.br
Conteúdo a ser abordado
Procariotos;
Diversidade;
Classificação;
Características;
Genoma Procariótico;
Conteúdo GC;
 Organização do gene.
Mais antigos 
evolutivamente
Procariotos
Superclado Prokarya
Organismos unicelulares
Procariotos ou bactérias
 Bactérias (bactérias “verdadeiras”)
água
solo
patogênicas
 Arqueobactérias (bactérias “antigas”) - ambientes extremos 
fontes termais
fundo de oceanos
vulcões
fontes ácidas
Procariotos
• Diversos nichos ecológicos
São mais próximas dos eucariotos! 
Procariotos
• Classificação Taxonômica x Classificação Filogenética
Reino
Monera
Protista
Fungi
Plantae
Animalia
Robert Whittaker (1969) – cinco reinos
Procariotos
• Classificação Taxonômica x Classificação Filogenética
Carl Woese (1990) – três domínios
Procariotos
• Classificação Taxonômica x Classificação Filogenética
Cavalier-Smith (1998) – seis reinos 
Reino
Monera
Protozoa
Fungi
Plantae
Animalia
Chromista
Genoma Procariótico
Análises genômicas comparativas abrangentes, 
devido ao número de espécies que vem tendo 
seus genomas sequenciados
Organismos tão ou mais heterogêneos do ponto 
de vista de suas constituições genéticas do que 
eucarióticos
Genoma Procariótico
Genomas procarióticos completamente sequenciados 
vem crescendo, existindo uma representatividade 
amostral de todos os filos de bactérias e arqueas.
O 1° genoma a ser inteiramente sequenciado (1995) -
bactéria patogênica Haemophilus influenzae
Genoma Procariótico
Procarioto x Eucarioto
Genoma Procariótico
Células procariontes
• Não possui núcleo organizado;
• Material genético compactado no nucleoide;
• Não possui organelas envoltas por membranas.
Genoma Procariótico
Única molécula 
circular de DNA
DNA compactado e 
não se liga a 
proteínas histonas
Outras características
BACTÉRIA
(Exceções)
MOLÉCULAS DE 
DNA
Agrobacterium
tumefaciens
Linear
Brucella
melitensis
Linear
Rhizobium spp. Linear
Rhodobacter
capsulatus
Linear
Streptomyces
griseus
Linear
Genoma Procariótico
o Evolução e dinâmica do genoma bacteriano
Os genomas procarióticos podem variar de tamanho de
150 mil até mais de 13 milhões de pares de bases (pb).
O genoma bacteriano tem capacidade de
sofrer mudanças, embora se mantenha
relativamente constante;
Tamanho do genoma potencialmente plástico
Genoma Procariótico
o Evolução e dinâmica do genoma bacteriano
 Pseudomonas aeruginosa: 4.100 kb a 5.400 kb
5.460 a 5.900 kb
2.200 a 2.800 kb
depende da 
cepa analisada
O tamanho do genoma pode variar entre diferentes 
cepas. 
Genoma Procariótico
o Evolução e dinâmica do genoma bacteriano
Quase todo o DNA de bactérias (85 a 90%) codifica para 
RNA estruturais ou proteínas
O tamanho do genoma é 
proporcional ao nº de genes
Genes envolvidos com metabolismo, estrutura 
celular, transporte, regulação da expressão gênica
Conteúdo GC
Conteúdo médio de G + C (ou conteúdo de GC) de um
genoma: é a fração (porcentagem) de nucleotídeos de
guanina e citosina que ele apresenta, que é complementar
à fração de nucleotídeos de adenina e timina.
GC (%) = (G+C/ A+T+G+C) X 100
Conteúdo GC
Espécies parasitas ou simbióticas, que também tendem a
ter genomas menores, possuem genomas mais ricos em AT
(e pobres em GC), ao passo que as espécies de vida livre
tendem a ter genomas maiores e mais ricos em GC.
Tendências ou correlações mais marcantes com o conteúdo
de GC parecem não estar associadas a grupos taxonômicos
específicos
Elementos Genéticos Móveis
Plasmídeos
Transposons
Bacteriófagos
• Segmentos de DNA
 Codificam enzimas e
outras proteínas;
Medeiam a
movimentação do DNA
dentro de genomas e
entre células
bacterianas;
Elementos Genéticos Móveis
• Plasmídeos
Moléculas de DNA circulares, independentes do 
cromossomo bacteriano
Elementos Genéticos Móveis
 10 a 1000 vezes menores que o cromossomo
bacteriano;
Não causam danos às células hospedeiras;
 Se replicam independentemente do cromossomo
bacteriano e da divisão da bactéria;
Adquiridos através da conjugação bacteriana;
 “Reservatório extra de genes”;
Usados como veículos para clonagem.
• Plasmídeos
Elementos Genéticos Móveis
• Transposons
Segmentos lineares de DNA capazes de mudar de 
posição dentro do genoma
• Codificam uma enzima capaz de transportá-los:
Transposase;
• Possuem sequências similares em ambas extremidades
(repetições terminais, geralmente invertidas);
Elementos Genéticos Móveis
• Transposons
 Dois métodos de transposição:
1. Mecanismo de “Recortar e colar” 
2. Mecanismo de “Copiar e colar” 
Elementos Genéticos Móveis
1. Transposição conservativa (“recortar e colar”) –
transposase quebra a fita de DNA nas extremidades
onde estão as repetições terminais e insere o transposon
em outro local do genoma.
Elementos Genéticos Móveis
2. Transposição replicativa (“copiar e colar”) – transposon
movimenta-se através de sua replicação e posterior inserção
em outro local do genoma.
Pode integrar-se ao cromossomo
bacteriano e comportar-se como parte
deste sem destruir a célula hospedeira;
Transportam genes que codificam
fatores de virulência;
Bactérias não-patogênicas convertidas
em patogênicas após infecção com
bacteriófagos específicos (conversão
fágica).
Elementos Genéticos Móveis
• Bacteriófagos
Organização do Gene
A tradução só ocorre com 
mRNAs, os quais são 
transcritos a partir de genes 
que codificam cadeias 
polipeptídicas. 
O sequenciamento de genomas procarióticos não apresenta 
íntrons e é colinear com os respectivos produtos.
Os genes procarióticos variam em tamanho dentro de uma 
faixa mais restrita do que aquela dos eucarióticos.
Como podemos explorar os 
genomas sequenciados de 
bactérias?
www.ncbi.nlm.nih.gov
Explorando Genomas Procariotos
NCBI (National Center Biotechnology Information)
Explorando Genomas Procariotos
Explorando Genomas Procariotos
Explorando Genomas Procariotos
Explorando Genomas Procariotos
• Atualmente:
Menor genoma: Nasuia deltocephalinicola
Maior genoma: Sorangium cellulosum
112.091 pb
14.782.100 pb
Explorando Genomas Procariotos
Menor genoma procarioto!
Explorando Genomas Procariotos
137 proteínas; 32 RNAs estruturais, distribuídos em 3 rRNA
e 29 tRNA
10.515 proteínas; 73 RNAs estruturais, distribuídos em 12 rRNA
e 61 tRNA
Maior genoma procarioto!
Explorando Genomas Procariotos
• Conteúdo G-C
Menor genoma: Nasuia deltocephalinicola
Maior genoma: Sorangium cellulosum
Explorando Genomas Procariotos
• Bactéria modelo;
• Coliformes fecais.
Escherichia coli
• Quais informações relevantes podemos retirar desta
tabela?
• Qual a densidade gênica?
Clicando aqui...
Escherichia coli
Escherichia coli
Anotação do Gene
Visualização dos Códons e Aminoácidos
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
• Genome – Search
• Browse by Organism
• Prokaryotes
• Espécie analisada
• Analisar a tabela
• Graphics
Roteiro de como navegar no NCBI
Considerações Finais
• Distribuição dos Procariotos (Nichos
ecológicos);
• Estrutura e Evolução do Genoma;
• Elementos genéticos móveis;
• NCBI.
BRIGADA!