Programa de Biologia Celular
V Curso de Verão
Controle da expressão gênica
Renata Ramalho Oliveira
[email protected]
Desenvolvimento e fenótipos explicados pela
modulação da expressão gênica
Lehninger. Principles of Biochemistry.
by Nelson and Cox, 5th Edition
Hanahan and Weimberg, 2011
Lehninger. Principles of Biochemistry.
by Nelson and Cox, 5th Edition
O genoma humano
Estrutura típica de um gene
Gene: fragmento de DNA que codifica uma sequência primária de um produto
final com função biológica e suas sequências regulatórias. (Lehninger)
O fluxo da informação genética
ncRNA
Os genes podem ser expressos em diferentes taxas
Recordando... Estrutura dos ácidos nucléicos
• DNA
Um código de reconhecimento do DNA por proteínas
Lehninger. Principles of Biochemistry.
by Nelson and Cox, 5th Edition
Organização básica do
genoma
Alças de DNA cromossômico
ligadas a um andaime nuclear
Lehninger. Principles of Biochemistry.
by Nelson and Cox, 5th Edition
Os nucleossomos são as unidades
fundamentais da cromatina
145-147 pb de DNA envolvendo
o octâmero de histonas
* Histonas
H2A.Z e H3.3
Recordando... Estrutura dos ácidos nucléicos
• RNA
Pentose
Base nitrogenada
Os diferentes tipos de RNA
RNA mensageiro
RNAs podem assumir estruturas tridimensionais
complexas
Phe-tRNA
Ribozima
Ribozima
(íntron)
A transcrição catalisada pelas RNA polimerases
RNA pol bacteriana
RNA pol II eucariótica
Proteínas associadas
Fator Sigma (σ)
Fatores gerais de
transcrição
Empacotamento do DNA
-
Nucleossomos
A regulação da expressão gênica em procariotos:
regulação da transcrição
A transcrição em procariotos
•Sequência consenso para os principais promotores de E. coli
A transcrição em procariotos
A transcrição em procariotos
A regulação da expressão gênica em procariotos
• Operon lac: codifica proteínas para transporte e metabolismo da lactose
François Jacob Jacques Monod
A regulação da
expressão gênica
em eucariotos é
mais complexa
A transcrição em eucariotos
• Bases do processo conservadas, porém mais complexo
Alongamento
inicial
Iniciação
Alongamento
produtivo
Reinício
Terminação
Modificado de Nechaev e Adelman, 2011
A maquinaria
de
transcrição
da RNA
polimerase II
Steven Han, 2004
Conaway et al., 2000
Promotor
• Uma sequência de DNA em que a polimerase se liga e inicia a transcrição
• Core: fragmento mínimo de DNA suficiente para dirigir um nível basal de
iniciação da transcrição pela pol II em um template de DNA contendo um sítio
de iniciação definido
Steven Han, 2004
A variedade dos promotores em eucariotos
• Os diferentes elementos de
sequência consenso fornecem sítios
de ligação para fatores que
reconhecem os promotores
• Nenhum destes elementos está
presente em todos os promotores
• Sequência TATA: menos de 10% dos
promotores
• Variedade de escolha do sítio +1 e
diferentes forças desses sítios
Müller et al., 2007
Como definir o sítio +1 em promotores com
múltiplos TSS (Transcription Start Site)?
• Em promotores sem TATA, os diferentes TSS representam um único ou
poucos TSS específicos para cada célula, mas eles são múltiplos na
população celular
• A iniciação em BP é tecido-específica
mecanismo motivos específicos
Müller et al., 2007
Complexo de pré-iniciação (PIC)
TFIID = TBP + 14 TAFs, curvatura do DNA na região ligada
Recruta
RNA Pol II
Reconhecimento
do promotor
Estabiliza
complexo
Atividade
helicase
TFIIA e IIB estabilizam
TFIID:DNA
CTD não fosforilado
Conaway et al., 2000
Formação do complexo aberto e o
escape do promotor
Desliga da maquinaria
de transcrição e do
DNA ou não
Estimula a adição de
nucleotídeos
Formação do
complexo aberto
dependente de ATP
Fosforilação do CTD
Conaway et al., 2000
Alongamento
Processividade da RNA pol II: propriedade de sintetizar o transcrito em
uma simples reação sem se dissociar do DNA template
Sítio catalítico com Mg+2 e alinhamento com 3’OH do RNA nascente
Conaway et al., 2000
25-52 repetições
O alongamento não é
tão simples assim!
Escape
Fosforilação
de DSIF e da
Ser-2
NELF: fator negativo. Interage com RNA nascente
DSIF: fator negativo. Permite a ligação de NELF
P-TEFb: fator positivo. Atividade cinase. Super
complexo de alongamento (SEC)
Nechaev and Telman, 2011
Fatores de transcrição específicos
Moduladores: possuem um domínio de ligação ao DNA (DBD: DNA Binding
Domain) e um domínio regulador da transcrição, ativador ou repressor.
AD: interação com a
maquinaria basal de
transcrição, TF iniciação
e
de
alongamento,
remodeladores
de
cromatina.
Exemplo: NFAT
A/TGGAAA(A/N)(A/T/C)N
Reguladores positivos da transcrição
Reguladores negativos da transcrição
Reguladores negativos da transcrição
Grupos acetil: neutralizam carga +
das Lys das histonas
HAT: adicionam grupos acetil;
abre cromatina
HDAC: removem grupos acetil;
fecha cromatina
A regulação da
expressão gênica
em eucariotos é
mais complexa
No
câncer...
Obrigada!!!