Tópico: Nucleotídeos demais, genes de menos.

[SnowRaptor]

Para os genetizeiros do fórum:

O DNA humano tem mais de três bilhões de nucleotídeos em seus 23 cromossomos. Mas só 2% deles representariam genes propriamente ditos. Perguntas:
O que define um gene e sua função? Sua posição na seqüencia? A energia necessária para seus três (?) nucleotídeos interagirem com a coisa que os lê e traduze em proteínas?

Aí vem a pergunta que só um físico tem saco de não querer deixar por isso mesmo: o que impede as coisas que traduzem o DNA em proteínas de olharem o "naco errado" e fazerem qualquer coisa em vez da proteína que deveria ser feita, com tanto nucleotídeo "dummy" no genoma? Que tipo de problemas podem acontecer por "falhas de leitura" do DNA?

[Luis Dantas]

Não sou biólogo, mas vou arriscar.  Os biólogos por favor fiquem à vontade para corrigir o que digo abaixo.

O DNA humano tem mais de três bilhões de nucleotídeos em seus 23 cromossomos. Mas só 2% deles representariam genes propriamente ditos. Perguntas:
O que define um gene e sua função? Sua posição na seqüencia? A energia necessária para seus três (?) nucleotídeos interagirem com a coisa que os lê e traduze em proteínas?

Se não me engano a maior parte desses nucleotídeos são nucleotídeos livres, soltos no citoplasma, sem ligação à cadeia cromossômica.  São por assim dizer matéria-prima bruta, que não tem função alguma exceto a de "estar à mão" para eventualmente ser atraídos a alguma cadeia de RNA ou DNA.

Aí vem a pergunta que só um físico tem saco de não querer deixar por isso mesmo: o que impede as coisas que traduzem o DNA em proteínas de olharem o "naco errado" e fazerem qualquer coisa em vez da proteína que deveria ser feita, com tanto nucleotídeo "dummy" no genoma?

Nucleotídeos soltos são incapazes de orientar a formação de proteínas de qualquer tipo; só quando se ligam em pacotes de três ("códons", creio) é que ganham essa capacidade.

Que tipo de problemas podem acontecer por "falhas de leitura" do DNA?

Mutações, talvez más-formações.

[SnowRaptor]

O DNA humano tem mais de três bilhões de nucleotídeos em seus 23 cromossomos. Mas só 2% deles representariam genes propriamente ditos.

Se não me engano a maior parte desses nucleotídeos são nucleotídeos livres, soltos no citoplasma, sem ligação à cadeia cromossômica.  São por assim dizer matéria-prima bruta, que não tem função alguma exceto a de "estar à mão" para eventualmente ser atraídos a alguma cadeia de RNA ou DNA.

Acredito que não estejam só boiando pelo citoplasma, pois eles foram mapeados como parte do genoma.

[LIAN]

De fato os genes não ficam "boiando". Os extra-nucleares ficam em organelas, como mitocôndria, cloroplastos no caso de organismos fotossintetizantes!

[SnowRaptor]

De fato os genes não ficam "boiando". Os extra-nucleares ficam em organelas, como mitocôndria, cloroplastos no caso de organismos fotossintetizantes!

De qualquer maneira, os nucleotídeos mapeados como parte do genoma estão na seqüencia do DNA cromossômico, não é?

[LIAN]

O que define um gene e sua função? Em princípio o acaso. Pois qualquer gene pode ganhar ou perder função a qualquer momento devido mutações; mas, quem vai determinar essa perda ou ganho de função será a seleção natural. Pois se o gene é essencial à célula e sofre alguma mutação (chamada substituição não sinônima), esse organismo poderá ser eliminado por seleção, chamada purificadora. Contrariamente, se uma mutação causar nova função, com vantagem, a freqüência desse gene pode aumentar na população. É a chamada seleção positiva ou darwiniana!

As falhas na tradução ou transcrição, caso não sejam neutras nos genes (sem prejuízos à proteína) pode resultar em algumas doenças dependendo do gene em questão. Se é um gene das hemoglobinas, causa as hemoglobinopatias, se em oncogenes, cânceres e por ai vai. Mas em muitos casos existem genes ou mecanismos químicos ou físicos que “reparam” os erros na molécula do DNA, felizmente. Em muitos tipos de cânceres, são justamente os genes de reparo que sofrem mutação e não cumprem sua função corretamente.

[LIAN]

De fato os genes não ficam "boiando". Os extra-nucleares ficam em organelas, como mitocôndria, cloroplastos no caso de organismos fotossintetizantes!

De qualquer maneira, os nucleotídeos mapeados como parte do genoma estão na seqüencia do DNA cromossômico, não é?

Sim, o DNA dos cromossomos é o DNA nuclear, embora o DNA mitocondrial humano já tenha sido mapeado. Mas como possui somente 37 genes, não diz o suficiente sobre nossa evolução, como o DNA nuclear!

[SnowRaptor]

O que define um gene e sua função? Em princípio o acaso. Pois qualquer gene pode ganhar ou perder função a qualquer momento devido mutações; mas, quem vai determinar essa perda ou ganho de função será a seleção natural. Pois se o gene é essencial à célula e sofre alguma mutação (chamada substituição não sinônima), esse organismo poderá ser eliminado por seleção, chamada purificadora. Contrariamente, se uma mutação causar nova função, com vantagem, a freqüência desse gene pode aumentar na população. É a chamada seleção positiva ou darwiniana!

Mas o que faz com que o pedaço certo da cadeia de DNA seja transcrita pro RNA? Ou o que impede o núcleo de "mandar o pedaço errado" da cadeia de DNA pra ser traduzido em RNA?

As falhas na tradução ou transcrição, caso não sejam neutras nos genes (sem prejuízos à proteína) pode resultar em algumas doenças dependendo do gene em questão. Se é um gene das hemoglobinas, causa as hemoglobinopatias, se em oncogenes, cânceres e por ai vai. Mas em muitos casos existem genes ou mecanismos químicos ou físicos que “reparam” os erros na molécula do DNA, felizmente. Em muitos tipos de cânceres, são justamente os genes de reparo que sofrem mutação e não cumprem sua função corretamente.

Bom saber que existem tantas formas de dar tudo errado

[LIAN]

Bem, Elton. A transcrição e a tradução de um gene é um processo seletivo, ou seja, somente ele (ou conjunto de grupos gênicos, chamados óperons) é "convocado" para ter sua informação transformada em proteína. Cada proteína indutora estimula genes específicos (caso a função seja realmente específica), que possuem regiões de ligação comum a todos os genes (sítio da enzima polimerase). Esse complexo de transcrição possui uma série de proteínas que podem tornar a transcrição mais ou menos rápida, com mais ou menos produto.

Um detalhe é que, todas as células possuem os mesmos genes de um genoma, a diferença entre elas são os grupos de genes que são transcritos. Por exemplo, uma célula do fígado possui os mesmos genes que o neurônio, mas há diferença em muitos genes que são transcritos, devidos estímulos externos (pode ser externo ao núcleo, à célula, ao tecido).
O segredo dessa diferenciação de funções entre tecidos, conseqüentemente dos genes que serão transcritos, está nas etapas iniciais do desenvolvimento embrionário; onde células que migram pra uma região se diferenciam em um tipo de tecido, e assim sucessivamente.

Então, o que evita que seja enviado o pedaço errado é justamente isso. A especificidade do sinal de chamado pelo gene certo. Se a célula “precisa” de uma enzima para quebrar lactose, de nada adianta enviar um sinal para fabricar uma enzima que quebre colesterol. O sinal pode ser a própria molécula que precisa ser quebrada (para obtenção de outros subprodutos), que em excesso induz a produção da enzima para sua quebra. Ou seja, em alguns casos, é um simples feedback.

[SnowRaptor]

Então, o que evita que seja enviado o pedaço errado é justamente isso. A especificidade do sinal de chamado pelo gene certo. Se a célula “precisa” de uma enzima para quebrar lactose, de nada adianta enviar um sinal para fabricar uma enzima que quebre colesterol. O sinal pode ser a própria molécula que precisa ser quebrada (para obtenção de outros subprodutos), que em excesso induz a produção da enzima para sua quebra. Ou seja, em alguns casos, é um simples feedback.

Interessante. É que trabalho com simulação de dinâmica molecular e estava tentando compreender a transcrição e a tradução do ponto de vista molecular. Essa informação de que, por exemplo, a própria molécula que precisa ser quebrada estimula a produção de enzimas já ajuda a colocar as coisas num contexto adequado