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Mundo do RNA
Origem da vida na Terra
• Replicadores X Metabolismo
• Definição de vida
• História da vida começou quando
surgiram molécu...
Replicadores
• Estas moléculas auto-replicadoras
deveriam possuir 3 características
– Reprodução: capacidade de gerar prol...
Qual seria a molécula primordial?
• Dias atuais
• DNA
RNA
proteína
• DNA: molécula responsável por
armazenar a informação ...
Dogma central da biologia

DNA -> RNA -> Proteína -> metabolitos
Quem veio primeiro Proteína, DNA ou RNA ?
O que veio primeiro o replicador (DNA ou RNA)
ou metabolismo enzimático (proteín...
A molécula primordial
• Atividade do DNA e proteínas
• Proteínas: essenciais para a vida, pois
são as moléculas capazes de...
RNA
• Media a informação contida nos genes
para seu modo de ação, as proteínas
• Mas em 1980, este conceito mudou
• Sidney...
Atividade catalisadora do RNA
• Foi descoberta em um ciliado,
Tetrahymena
• Denominou-se ribozima
• Esta descoberta deu su...
Proposta para origem da vida
A evolução funcional do RNA
A evolução funcional do RNA
• Nos dias atuais
DNA

RNA
transcrição

mRNA

proteínas
tradução
tRNA
rRNA

Seriam evidências ...
Ácidos nucléicos
Ácidos nucléicos

RNA: menos estável

DNA
Alguns dos principais tipos de RNA
Pré-requisitos para o mundo do
RNA
• Capacidade de auto-síntese
Síntese do RNA pré-biótico:
proposta
• Existência de nucleotídeos livres na água
• Podiam se ligar, mas facilmente se queb...
Mundo do RNA pré-biótico
• Lincoln TA AND Joyce GF (January 8, 2009).
"Self-Sustained Replication of an RNA Enzyme".
Scien...
Estoque da informação genética
• RNA: dificuldades em estocar grandes
quantidades de informação
• Moléculas grandes de RNA...
Síntese do RNA
• Dias atuais
• Transcrição: RNA polimerase
• DNA
RNA mensageiro
TRANSCRIÇÃO:

DNA → RNA
Origem do mRNA
• Ainda no mundo do RNA?
• Seria um subproduto da duplicação do
RNA genômico?
• Ou surgiu após a formação d...
Transcrição do RNA
Elongação da transcrição
Processamento
do RNA
Tradução do RNA

Importante: após o tratamento dos ribossomos com proteases, ainda assim é
possível a síntese de peptídeos
Origem da síntese protéica
• Decodificar a informação nucleotídica em
aminoácidos
• A origem do código genético
O código genético
O código genético
• 4 bases X 20 aminoácidos
• Combinações: 41= 4 aminoácidos
•
42= 16 aminoácidos
•
43= 64 aminoácidos
• ...
O código genético
A origem da tradução
• Mundo do RNA?
Via Hipotética de síntese de proteínas por Ribozimas ....

Reações Demonstradas experimentalmente
A) Ativação de um aminoá...
Síntese protéica
• Após o seu surgimento
• Especialização das funções catalíticas
• Proteínas são catalisadores mais
efici...
Transição de mundos
preRNA world -> RNA world -> RNP world -> DNA world
Transição para o mundo do DNA
• Quais fatores teriam propiciado esta
mudança?
• Esta parece ter sido uma mudança
drástica ...
Genoma de RNA
• Alguns vírus, retrovírus
• Genoma RNA
– Simples ou dupla fita

• Não existe síntese protéica sem RNA,
mas ...
Vantagens do DNA
•
•
•
•

Molécula mais estável
Mais resistente à danos
Dupla fita: fita molde
Estas características permi...
Como surgiu o DNA?
• Questão em aberto
• Algumas propostas: origem de enzimas
especiais, as transcriptases reversas
Alternativas !!!!!!!
Alternativas ao RNA como replicadores originais
(ou candidatos a ancestrais de RNA)
Ou alternativas q...
Ácidos nucleicos de ...

Treose
Threose nucleic acid
TNA

Glicerol
Peptideo
Peptide nucleic acid glycerol nucleic acid
GNA...
O RNA nos dias atuais

• mRNAs , tRNAs, rRNAs
• RNA na duplicação do DNA

• Micro e siRNAs: regulação de transcrição
e tra...
RNA de interferência
• Controle da expressão gênica
• Pequenos segmentos de RNA
• Ligam-se à sequências específicas de
RNA...
RNA de interferência
Afinal ainda somos
um mundo de RNA ?
Bibliografia
• Biologia Molecular e Evolução (2001)
organizado por Sérgio Russo Matiolli,
Holos Editora, Ribeirão Preto
Aula 05   mundo do rna -  origem da vida e diversidade dos seres vivos - ufabc
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  1. 1. Mundo do RNA
  2. 2. Origem da vida na Terra • Replicadores X Metabolismo • Definição de vida • História da vida começou quando surgiram moléculas capazes de autoreplicação • Replicadores
  3. 3. Replicadores • Estas moléculas auto-replicadoras deveriam possuir 3 características – Reprodução: capacidade de gerar prole – Hereditariedade: a prole deve ser similar aos seus pais – Variação: hereditariedade nem sempre é perfeita
  4. 4. Qual seria a molécula primordial? • Dias atuais • DNA RNA proteína • DNA: molécula responsável por armazenar a informação genética • RNA: intermediário na transmissão desta informação • Proteínas: modo de ação do gene, capacidade enzimática
  5. 5. Dogma central da biologia DNA -> RNA -> Proteína -> metabolitos
  6. 6. Quem veio primeiro Proteína, DNA ou RNA ? O que veio primeiro o replicador (DNA ou RNA) ou metabolismo enzimático (proteínas) toda enzima é uma proteína (até inicio da década de 80) “Nem toda proteína é uma enzima mas toda enzima é uma proteína ...” Toda regra tem uma exceção !
  7. 7. A molécula primordial • Atividade do DNA e proteínas • Proteínas: essenciais para a vida, pois são as moléculas capazes de realizar atividades enzimáticas • ...Mas são incapazes de se auto-duplicar • DNA...incapaz de ter atividade catalisadora • Sobrou o RNA...
  8. 8. RNA • Media a informação contida nos genes para seu modo de ação, as proteínas • Mas em 1980, este conceito mudou • Sidney Altman e Thomas Cech (os dois ganharam o prêmio nobel devido à esta descoberta) descobriram independentemente um tipo de RNA que era capaz de catalisar uma reação – Que reação era essa?
  9. 9. Atividade catalisadora do RNA • Foi descoberta em um ciliado, Tetrahymena • Denominou-se ribozima • Esta descoberta deu suporte à teoria do ‘Mundo do RNA primordial’
  10. 10. Proposta para origem da vida
  11. 11. A evolução funcional do RNA
  12. 12. A evolução funcional do RNA • Nos dias atuais DNA RNA transcrição mRNA proteínas tradução tRNA rRNA Seriam evidências a favor do mundo do RNA?
  13. 13. Ácidos nucléicos
  14. 14. Ácidos nucléicos RNA: menos estável DNA
  15. 15. Alguns dos principais tipos de RNA
  16. 16. Pré-requisitos para o mundo do RNA • Capacidade de auto-síntese
  17. 17. Síntese do RNA pré-biótico: proposta • Existência de nucleotídeos livres na água • Podiam se ligar, mas facilmente se quebrar • Mas no meio desta sopa, algumas seqüências adquiriram a capacidade de manterem-se unidas, e de se alongarem por um período de tempo maior • Esta população de pré-RNAs sofria seleção natural e as moléculas mais eficientes em catalisar sua própria reprodução, sobreviveu e evoluiu para o RNA moderno • Evidências in vitro
  18. 18. Mundo do RNA pré-biótico • Lincoln TA AND Joyce GF (January 8, 2009). "Self-Sustained Replication of an RNA Enzyme". Science • Sistema de evolução in vitro • Grande população de RNAs + moléculs C e N • Identificaram ribozimas que eram capazes de sintetizar cadeias de RNA a partir de moléculas C e N (velocidade maior que as proteínas atuais)
  19. 19. Estoque da informação genética • RNA: dificuldades em estocar grandes quantidades de informação • Moléculas grandes de RNA são facilmente hidrolisadas • Bases nitrogenadas suscetíveis à radiação UV • Estas características não impedem que o RNA estoque informação genética, mas indica que a sua manutenção era custosa (reparo, reposição) e, também, susceptível a maiores taxas de mutação
  20. 20. Síntese do RNA • Dias atuais • Transcrição: RNA polimerase • DNA RNA mensageiro
  21. 21. TRANSCRIÇÃO: DNA → RNA
  22. 22. Origem do mRNA • Ainda no mundo do RNA? • Seria um subproduto da duplicação do RNA genômico? • Ou surgiu após a formação do mundo do DNA?
  23. 23. Transcrição do RNA
  24. 24. Elongação da transcrição
  25. 25. Processamento do RNA
  26. 26. Tradução do RNA Importante: após o tratamento dos ribossomos com proteases, ainda assim é possível a síntese de peptídeos
  27. 27. Origem da síntese protéica • Decodificar a informação nucleotídica em aminoácidos • A origem do código genético
  28. 28. O código genético
  29. 29. O código genético • 4 bases X 20 aminoácidos • Combinações: 41= 4 aminoácidos • 42= 16 aminoácidos • 43= 64 aminoácidos • Redundância do código genético
  30. 30. O código genético
  31. 31. A origem da tradução • Mundo do RNA?
  32. 32. Via Hipotética de síntese de proteínas por Ribozimas .... Reações Demonstradas experimentalmente A) Ativação de um aminoácido B) Transferência de um aminoácido ativado para o terminal do tRNA C) Transferência peptidica resultando em um dipeptídeo d) sucessivas transferências peptídicas resultando em um polipeptídeo Transição para o mundo RNA + Proteína RNP world
  33. 33. Síntese protéica • Após o seu surgimento • Especialização das funções catalíticas • Proteínas são catalisadores mais eficientes – Manutenção da estrutura terciária precisa
  34. 34. Transição de mundos preRNA world -> RNA world -> RNP world -> DNA world
  35. 35. Transição para o mundo do DNA • Quais fatores teriam propiciado esta mudança? • Esta parece ter sido uma mudança drástica para a evolução da vida
  36. 36. Genoma de RNA • Alguns vírus, retrovírus • Genoma RNA – Simples ou dupla fita • Não existe síntese protéica sem RNA, mas existe informação genética sem DNA • Evidência de que a origem do código genético é anterior ao DNA
  37. 37. Vantagens do DNA • • • • Molécula mais estável Mais resistente à danos Dupla fita: fita molde Estas características permitem o aumento do tamanho do genoma, através de duplicações • Com o aumento do tamanho, temos um aumento de diversidade do código para proteínas • Processo de duplicação do DNA é menos susceptível ao erro
  38. 38. Como surgiu o DNA? • Questão em aberto • Algumas propostas: origem de enzimas especiais, as transcriptases reversas
  39. 39. Alternativas !!!!!!! Alternativas ao RNA como replicadores originais (ou candidatos a ancestrais de RNA) Ou alternativas que poderíamos encontrar em outros mundos
  40. 40. Ácidos nucleicos de ... Treose Threose nucleic acid TNA Glicerol Peptideo Peptide nucleic acid glycerol nucleic acid GNA PNA piranosil pyranosyl-RNA. B nucleic acid pRBNA
  41. 41. O RNA nos dias atuais • mRNAs , tRNAs, rRNAs • RNA na duplicação do DNA • Micro e siRNAs: regulação de transcrição e tradução
  42. 42. RNA de interferência • Controle da expressão gênica • Pequenos segmentos de RNA • Ligam-se à sequências específicas de RNA e podem aumentar ou diminuir sua atividade
  43. 43. RNA de interferência
  44. 44. Afinal ainda somos um mundo de RNA ?
  45. 45. Bibliografia • Biologia Molecular e Evolução (2001) organizado por Sérgio Russo Matiolli, Holos Editora, Ribeirão Preto
  1. A particular slide catching your eye?

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