QBQ 0102 – Educação Física
Controle da expressão gênica
Carlos Hotta
10/06/13
Previously...
replicação
DNA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
transcrição
RNA
tradução
proteína
Os ribossomos sintetizam as proteínas decodificando o RNAm na
direção 5’-> 3’ ;
Os aminoácidos são codificados em trincas de nucleotídeos;
O código genético é (quase) universal e degenerado;
O RNAt tem que ser ligado ao seu respectivo aminoácido;
Aminoacil-RNAt pareia com o códon no sítio A do ribossomo;
No sítio P, o peptidil-RNAt no sítio P transfere o polipeptídeo para o
aminoacil-RNAt no sítio A, energizado pela quebra de um GTP;
A quebra do GTP faz o ribossomo se movimentar na fita de RNAm;
O RNAt no sítio E se desliga do ribossomo;
A tradução começa no start codon e termina no stop codon.
O que é a expressão gênica?
Um gene é expresso quando a informação que
ele codifica é usada na síntese de um produto
funcional.
Nem todo gene é expresso em todo lugar o tempo todo
Genes constitutivos – estão sempre expressos nas células
Genes regulados – são expressos em apenas algumas condições,
alguns tipos celulares ou em certas etapas do desenvolvimento
~ 200 tipos celulares!
A expressão de um gene é
regulada em diversos níveis:
transcrição
•
•
•
•
Enrolamento na cromatina
Metilação de DNA
Síntese de fatores de transcrição
Controle da iniciação da
transcrição
A expressão de um gene é
regulada em diversos níveis:
pós-transcrição
• Processamento do RNAm (5’CAP
e 3’poly(A)
• Modificações no RNAm
(modificações nos nucleotídeos
ou digestão do RNA)
• Splicing alternativo
• Transporte do RNAm
• Captura do RNAm
• Degradação do RNAm
A expressão de um gene é
regulada em diversos níveis:
tradução
• Disponibilidade de ribossomos
• Início da tradução
• Velocidade da tradução
A expressão de um gene é
regulada em diversos níveis:
pós-tradução
• Enovelamento de proteínas
• Modificações pós-traducionais
(fosforilação, acetilação, etc.)
• Disponibilidade de cofatores
• Transporte de proteínas
• Degradação de proteínas
Genes possuem promotores, ativadores e repressores que
regulam a sua transcrição
•
•
O promotor é a região de DNA que inicia a transcrição de
determinado gene
É no promotor que a RNA polimerase se liga junto com outros
fatores que promovem a transcrição
Genes possuem promotores que regulam a sua transcrição
O uso de lactose pela bactéria
Escherichia coli
• A bactéria usa lactose,
quebrando-a em galactose e
glucose;
• A enzima que degrada lactose é a
B-galactosidase;
• A lactose entra na célula via um
transportador, a lactato
permease;
• A bactéria NÃO usa lactose
quando há glicose disponível.
O operon lac
Um operon é um conjunto de
genes de uma bactéria que são
transcritos em um só RNAm além
de seus elementos regulatórios
•
•
•
•
O operon lac possui três genes: lacZ, lacY e lacA;
O lacZ codifica uma B-galactosidase;
O lacY codifica uma lactato permease;
O lacA codifica uma enzima que acetila B-galactosideos.
O gene lacI produz uma proteína que inibe o operon lac
• A expressão de lacI é constitutiva
• O operon lac é expresso em quantidades pequenas
A proteína que inibe o operon lac é inibida por allolactose
• Allolactato é um metabólito gerado a partir da lactato
• A glicose inibe a lactato permease
A CRP se liga ao AMPc para ativar o operon lac
• A polimerase só se liga ao promotor se a CRP-AMPc
estiver ligada
• A glicose mantém os níveis de cAMP baixos
O operon lac precisa de dois sinais para ser expresso
Regulação da transcrição em procariotos
• Genes que atuam em uma mesma via metabólica
geralmente são encontrados em um mesmo operon
• Os operons se encontram inibidos por proteínas
(inibidores), ativando-se rapidamente em resposta a sinais
externos (indutores)
• Esta organização permite a rápida resposta a mudanças
no ambiente
Regulação da transcrição em eucariotos
• O início da transcrição é mais complexo do que em
procariotos, permitindo uma maior regulação
• Os genes de eucariotos não estão organizados em
operons
• Os genes podem se encontrar enrolados na cromatina,
impossibilitando a ligação da RNA polimerase ->
heterocromatina (DNA condensado) X eucromatina (DNA
relaxado)
Início da transcrição em eucariotos
• O início da transcrição em eucariotos depende da
moilização de diversos fatores no promotor
Múltiplos enhancers podem estar envolvidos na regulação
da transcrição
• O DNA acima do gene possui regiões regulatórias
chamadas enhancers (às vezes no início do gene)
• Os enhancers podem se ligar a ativadores ou repressores
e podem se ligar em ambas fitas
É necessário que o DNA esteja desenrolado da cromatina
para o gene ser expresso
• A acetilação de histonas tem importante papel neste
processo