Regulação da Expressão Genética
Almeida, I.; Carvalho, J.; Chuva, M. T.; Ferreira, M.; Pena Fernandes, M. T.
Serviço e Laboratório de Biologia Celular e Molecular da Faculdade de Medicina da Universidade do Porto
O termo expressão genética refere-se ao processo através do qual a informação codificada num gene particular é descodificada numa proteína específica.
Normalmente, uma célula expressa apenas uma fracção dos seus genes, de acordo com um esquema geralmente definido durante o desenvolvimento embrionário. Além disso, a maioria das células de um organismo são
capazes de alterar o seu padrão de expressão genética em resposta a sinais extrínsecos. Assim se explica como diferentes tipos de células num mesmo organismo diferem dramaticamente entre si.
O controlo da expressão genética difere entre procariotas e eucariotas, sendo o processo mais complexo nos últimos. No entanto, o primeiro nível de controlo dá-se em ambos os casos durante a transcrição sendo também o
mais importante de todos.
As regiões reguladoras podem ser simples ou complexas mas todas funcionam como interruptores, com dois componentes fundamentais: curtos segmentos de DNA, que definem uma sequência, e proteínas reguladoras, que
reconhecem e ligam-se ao DNA.
Nos mecanismos de regulação coexistem controlos negativo e positivo através da acção de repressores e activadores, respectivamente. Estes são constituídos por dois domínios – um de ligação, que reconhece uma
sequência específica de DNA ao qual se liga, e um inibidor ou activador, que diminui ou acelera o nível da iniciação da transcrição, respectivamente.
Controlo transcripcional
Tipicamente um gene procariota é controlado por apenas
uma ou duas proteínas reguladoras. As regiões
reguladoras são simples. Muitos dos genes a serem
transcritos encontram-se em locais adjacentes no
cromossoma formando um operão. São transcritos a
partir de um promotor numa única molécula da mRNA.
Existe um único tipo de RNA polimerase que se liga
directamente ao promotor.
Controlo do transporte/localização de RNA
Controlo transcripcional
Uma fracção do mRNA pode sofrer degradação
intranuclear ou inibição aquando da sua saída do
núcleo. A sua exportação requer um cap na
extremidade 5´, uma cauda poli-adenilada na
extremidade 3´ e a finalização do splicing.
Mais complexo. Existem diferentes RNA polimerases que
necessitam da presença de factores de transcrição para
se ligarem ao promotor. A transcrição pode ser regulada à
distância do promotor (enhancer). DNA organizado em
cromatina que desempenha um papel importante no
controlo da transcrição.
Controlo do processamento de RNA (splicing)
Controlo da tradução  Exemplo da ferritina:
O mRNA tem uma região de resposta ao ferro
(IRE-iron response element) perto da 5´cap. Na
presença de quantidades adequadas de ferro, a
tradução ocorre normalmente. Contudo, se
este não é suficiente, a proteína (IRE-binding
protein ou IRE-BP) liga-se ao IRE, bloqueando
a tradução do mRNA.
ALBERTS, Bruce et al., Molecular Biology of The Cell, 4ª edição, Garland Science, 2002
Controlo da degradação do mRNA
A degradação dá-se a taxas variáveis sendo
muitas vezes regulada por sinais extracelulares
GRIFFITHS, Anthony J. F. et al., Modern Genetic Analysis, W.H. Freeman and Company
COOPER, Geoffrey M et al., The Cell – A Molecular Approach, 3ª edição, ASM Press, 2004
Eucariotas
Procariotas
Controlo do processamento
de RNA (splicing) e do
transporte de RNA
AUSENTE
Controlo da actividade proteica:
Existem duas grandes vias de
controlo
uma
em
que
a
degradação é dependente da
ubiquitina e outra do sistema
lisosomal. Ao lado a imagem
mostra
como
ocorre
a
degradação via ubiquitina
Controlo da degradação de
mRNA, da tradução e da
actividade proteica.
PRESENTE
Bibliografia:
http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/CellBiol21/CB21_34.html
ALBERTS, Bruce et al., Molecular Biology of The Cell, 4ª edição, Garland Science, 2002
NELSON, David L et al., Lehninger – Principles of Biochemistry, 4ª edição, Freeman, 2005
COOPER, Geoffrey M et al., The Cell – A Molecular Approach, 3ª edição, ASM Press, 2004
Agradecimentos:
Dra. Sandra Rebelo; Serviço e Laboratório de Biologia Celular e Molecular da FMUP
http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/CellBiol21/CB21_36.html