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6.14:

Comparando os Genomas Mitocondrial,Cloroplástico e Procariótico

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Comparing Mitochondrial, Chloroplast, and Prokaryotic Genomes

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Células predadoras primitivas internalizaram Bactérias que mais tarde evoluíram para mitocôndrias, formando células eucarióticas. Cianobactérias fotossintéticas também formaram relações simbióticas com algumas destas células eucarióticas e, eventualmente, se desenvolveram no cloroplasto. Os genomas mitocondriais e dos cloroplastos atuais são os remanescentes desses genomas procarióticos ancestrais.Comparado aos genomas mitocondriais, os genomas dos procariotas atuais são grandes, como na Escherichia coli, que contêm cerca de 5 milhões de pares base e próximo 00:00-00 00.38.110 40.450 de 5, 000 genes. O genoma mitocondrial humano tem quase 17, 000 pares base de comprimento e contém 37 genes, enquanto o genoma mitocondrial da Arabidopsis thaliana, uma planta florescente, tem mais de 350, 000 pares, mas apenas 57 genes. Comparado aos genomas das cianobactérias atuais como o genoma da sinéfocystis, que tem cerca de 3.5 milhões de pares base e carrega aproximadamente 3, 200 genes, o genoma do cloroplasto entre plantas terrestres tem até 200, 000 pares base e contém 120 a 135 genes.Mesmo que sejam muito menores, ambos os genomas, mitocondrial e do cloroplasto, são similares ao genoma procariótico em diversas maneiras. Seu DNA não se associa com proteínas histonas e é geralmente circular e de fita-dupla, similar ao de plasmídeos bacterianos. Comparado ao genoma mitocondrial, o genoma do cloroplasto mais se assemelha a ao genoma procariótico.Tanto os genomas cloroplastos quanto os procarióticos têm sequências de DNA bastante semelhantes para promover a transcrição e terminação. Adicionalmente, os genomas mitocondriais animais são geralmente menores que o genoma mitocondrial nas plantas, como tanto o genoma dos cloroplastos quanto o mitocondrial das plantas 00:02 07.600 00:02 11.170 possuem intrões que estão quase ausentes no genoma mitocondrial dos animais.

6.14:

Comparando os Genomas Mitocondrial,Cloroplástico e Procariótico

Os genomas atuais de mitocôndrias e de cloroplastos mantiveram algumas das características dos seus procariotas ancestrais e também adquiriram novos atributos durante a sua evolução dentro das células eucarióticas. Como os genomas procarióticos, os genomas mitocondriais e de cloroplastos não se ligam a proteínas semelhantes a histonas nem apresentam empacotamentos complexos em estruturas semelhantes a cromossomas, como observado em eucariotas. Ao contrário das divisões celulares mitóticas observadas nas células eucarióticas, as mitocôndrias e os cloroplastos são submetidos a fissão binária e separam igualmente o seu DNA nos organelos resultantes, como observado nos procariotas. Além disso, os ribossomas nas mitocôndrias e cloroplastos são sensíveis a antibióticos antibacterianos.

Os genomas procarióticos têm milhões de pares de bases e milhares de genes; os genomas mitocondriais e de cloroplastos, excepto em algumas plantas,  são muito menores com números de pares de bases na ordem dos milhares com algumas centenas de genes. Essa diferença no tamanho do genoma ocorreu porque, durante a evolução, partes significativas dos genomas primitivos mitocondriais e de cloroplastos foram exportadas para o núcleo. Esta exportação de genes tornou-os dependentes do genoma nuclear para o fornecimento de algumas das proteínas necessárias à sua biogénese.

Os diferentes caminhos evolutivos tomados por animais e plantas resultaram em diferenças significativas entre genomas de mitocôndrias animais e mitocôndrias e cloroplastos de plantas. Os genomas mitocondriais animais são menores que os genomas vegetais mitocondriais e de cloroplastos. Além disso, semelhante à maioria dos genomas procarióticos, os genomas mitocondriais animais não carregam quaisquer intrões. No entanto, estão presentes intrões nos genomas das mitocôndrias e cloroplastos em plantas. Comparados aos genomas mitocondriais, os genomas de cloroplastos apresentam menor variação de tamanho e estrutura e também contêm mais genes.  Por exemplo, o número de genes presentes no genoma de cloroplastos de Arabidopsis thaliana é quase o dobro dos genes presentes no seu genoma mitocondrial. Além disso, os genomas de cloroplastos são mais semelhantes aos seus homólogos procarióticos do que o genoma mitocondrial, uma vez que são semelhantes nas suas sequências de regulação e na disposição de muitos conjuntos de genes.

Suggested Reading

  1. Smith, David Roy, and Patrick J. Keeling. "Mitochondrial and plastid genome architecture: reoccurring themes, but significant differences at the extremes." Proceedings of the National Academy of Sciences 112, no. 33 (2015): 10177-10184.
  2.  Shah, VC. "Evolution of Chloroplast Genome." Proc. Indian natn. Sci. Acad. B49 N0 6 (1983): 636-646.