Regulação da Expressão Gênica
1-Considerações gerais
2-Princípios da regulação gênica
3-Elementos reguladores no DNA
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Edmar Vaz de Andrade
[email protected]
http://home.ufam.edu.br/~edandrade
1-Considerações gerais
• Regulação da Expressão Gênica
– A necessidade de proteínas nas vias
metabólicas varia de acordo com
condições nutricionais e ambientais
– Diferenciação celular
– Minimização do custo energético
1-Considerações gerais
1-Início da transcrição
2-Processamento póstranscricional
3-Degradação do mRNA
4-Tradução
5-Modificações póstraducionais
6-Degradação das
proteínas
7-Endereçamento
Gene
DNA
Transcrição
Nucleotídeos
Processamento
pós-transcricional
Degradação
do mRNA
Tradução
Proteína
inativa
Processamento
pós-traducional
Endereçamento
e transporte
Aminoácidos
Degradação
de proteínas
Proteína
ativa
Processos alvos de regulação de
expressão gênica
1-Considerações gerais
• Expressão gênica constitutiva (housekeeping
genes – genes mantenedores):
– expressão constante, aparentemente não
regulada
• Expressão gênica regulada: expressão
alterada em determinadas situações
– Indução
– Repressão
2-Princípios da regulação gênica
• A transcrição é mediada e regulada por
interações proteína-DNA
• Componente central: RNA polimerase,
que se liga ao promotor
-Regulação do início da transcrição:
regulação da interação da RNA polimerase
com a região promotora
2-Princípios da regulação gênica
• Afinidade do promotor pela RNA
polimerase é influenciada por:
– Seqüência nucleotídica do promotor
– Espaçamento entre as regiões
consensuais (-35 e -10)
– Distância entre as regiões consensuais e
o sítio de início de transcrição
2-Princípios da regulação gênica
Espaçadores
TTGACA
Região -35
N17
TATAAT
N6
Região a ser transcrita
Região -10 Sítio de início de
transcrição (+1)
Sequência nucleotídica de promotores de E. coli
reconhecidos pela sub-unidade sigma 70
2-Princípios da regulação gênica
Comparação entre a composição nucleotídica consesual de
promotores reconhecidos pela sub-unidade sigma 70 com o
promotor plac
Promotor plac: promotor com atividade mediana
2-Princípios da regulação gênica
Taxa de transcrição gênica depende de vários fatores:
• Proteínas reguladoras :
– Fatores determinantes de especificidade (sub-unidade
sigma) – afinidade do promotor pelo complexo RNA
polimerase
– Repressoras: se ligam a operadores (regulação negativa)
– Ativadoras: se ligam a elementos de regulação positiva
(elemento UP, enhancer) (regulação positiva)
• Sinais moleculares/Mediadores químicos
– Modulam a atividade das proteínas reguladoras
• cAMP, hormônios, fatores ambientais etc
2-Princípios da regulação gênica
Reconhecimento do promotor pela subunidade
sigma em E. coli
[Sadhale P, Verma J and Naorem A 2007 Basal transcription machinery: role in regulation of stress reponse in
eukaryotes; J. Biosci. 32 569–578]
2-Princípios da regulação gênica
Fatores sigma
alternativos em E. coli
[Sadhale P, Verma J and Naorem A 2007 Basal transcription machinery: role in regulation of stress
reponse in eukaryotes; J. Biosci. 32 569–578]
3-Elementos reguladores no DNA
Modelo de DNA dupla-hélice
3-Elementos reguladores no DNA
Grupamentos no DNA alvos para a interação específica
com proteínas
Complexo RNA polimerase e/ou proteínas reguladoras
3-Elementos reguladores no DNA
Interação específica DNA-proteína
3-Elementos reguladores no DNA
Repetições invertidas no DNA em sítios de ligação com
proteínas
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteínas modulares reguladoras
de transcrição
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteínas modulares reguladoras
de transcrição
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Hélices de
reconhecimento
Proteína repressora dimérica
Motivo hélice-volta-hélice
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteína com motivos dedo de zinco (Zn2+)
4Cys ou 2Cys/2His
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteína com motivos dedo de
zinco (Zn2+)
4Cys ou 2Cys/2His
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteína com motivos zíper de leucina
(leucine zipper)
Complexo proteína/DNA
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteína com motivos zíper de leucina
(leucine zipper)
Sequência linear de proteínas reguladoras
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Ligação cooperativa de dois fatores de transcrição
Isoladamente ambos possuem baixa afinidade de
interação pela região alvo no DNA
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Efeito combinatório de fatores de transcrição
Quando não mencionado, as figuras apresentadas foram retiradas, com
ou sem modificações, das seguintes referências:
1. LODISH, H; DARNELL, J. E. e BALTIMORE, D. 2005. “Biologia
Celular e Molecular”, 5ª edição. Artmed Editora SA. Porto Alegre-Brasil.
(www.whfreeman.com/lodish)
2. LEHNINGER, A. L. NELSON, D. L e COX, M. M. 2000. “Principles of
Biochemistry”. 3ª Edition, Worth Publitions.
Leitura complementar:
1. [Sadhale P., Verma J. and Naorem A. (2007) Basal transcription
machinery: role in regulation of stress reponse in eukaryotes; J. Biosci.
32 569–578]