Universidade Federal da Paraba - UFPB Centro de Biotecnologia CBiotec Curso: Bacharelado em Biotecnologia

UFPB

AULA

Controle da expresso gnicaExpresso gnica em Procariotos/EucariotosDisciplina: Princpios Celulares e Moleculares1

Itcio Padilha

Alguns conceitos... A Clula procaritica:Cromossomo nico, circular, dupla fita, no nucleide; - DNA extra-cromossomal plasmdeos - Uso de quase todo genoma na codificao e regulao (ausncia de seqncias reduntantes);

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Organizao genmica DNA superenovelado2

Alguns conceitos... Mecanismo de transcrio em procariotos: Fator sigma; RNA polimerase

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Expresso gnica em Procariotos Os genes so expressos em todo momento? Independente do ambiente ? Os organismos so sensveis pequenas variaes do meio ambiente, tais como a disponibilidade de nutrientes, sinais hormonais, etc. De que maneira algumas protenas podem variar sua quantidade na clula em resposta ao meio no qual o organismo se encontra?

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Expresso gnica em Procariotos Porque regular?Qual o custo (em termos de energia e recursos) para fazer uma protena?

Gliclise e Ciclo do cido ctrico de 1 molcula de glicose = 30 ATP!

Para uma protena de tamanho mdio (300 aminocidos):)

1350 molculas de ATP; 1650 tomos de carbono; 540 tomos de nitrognio;

Escherichia coli tem cerca de 4000 genes que codificam aproximadamente 2000 protenas. Qual o custo se todas estas protenas fossem produzidas todo o tempo!5

Expresso gnica em Procariotos Os genes so expressos de forma diferente:

Genes para os produtos que so requeridos durante todo o tempo so expressos em nveis constantes.

So os chamados genes da economia domstica (housekeeping).)

A expresso invarivel destes genes denominada de expresso gnica constitutiva.

Genes que so expressos em resposta a sinais moleculares enquadram-se na expresso gnica regulada.

Estes genes podem ser induzidos ou reprimidos de acordo com as necessidades celulares

Expresso regulada: Induzvel Reprimida Ex: Genes nicos

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Expresso gnica em Procariotos Etapas de Transcrio em procariotos: Incio, Alongamento e Trmino. Iniciao:

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Expresso gnica em ProcariotosAlongamento (1 de 3):

X

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Expresso gnica em ProcariotosAlongamento (2 de 3):

X

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Expresso gnica em ProcariotosAlongamento (3 de 3):

X

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Expresso gnica em ProcariotosTrmino dependente de protena Rho (helicase):Protena Rho reconhece stio rut no RNA e promove o desligamento da RNA Pol.

X

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Expresso gnica em ProcariotosTrmino independente de protena Rho:

X

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Expresso gnica em Procariotos OPERON uma organizao de vrios genes relacionados.OPERON = GENES ESTRUTURAIS + OPERADOR Protena Repressora: Bloqueia a transcrio coordenada dos genes em um operon. Protena Ativadora: X Ativa a transcrio coordenada dos genes de operon. Ativa

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Expresso gnica em Procariotos Operon Lac: Metabolismo da lactose em E. coli

No metabolismo da lactose por E. coli so necessrias duas enzimas que fazem parte de um operon chamado lac. A primeira enzima capaz de clivar a lactose em glicose e galactose que assim serviro como fonte de carbono para a clula.

X

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Expresso gnica em Procariotos Operon Lac

X

I: repressor lac, gene constitutivo (prximo ao operon lac) P1: promotor do gene I Z, Y, A: b-galactosidase, galactosdeo permease, tiogalactosdeo transacetilase (elimina da clula tiogalactosdeos txicos que tambm entram pela permease) P: promotor dos genes lac; O: Operador.15

Expresso gnica em Procariotos Regulao do Operon LacUma protena ativadora e outra repressora controlam os genes lac Protena CAP (liga-se ao DNA como um dmero) nveis de Glicose Protena Repressora (liga-se ao DNA como um tetrmero) nveis de Lactose

X

No operon lac, CAP se liga prximo a regio que se liga a RNA polimerase e interage com a RNA polimerase. 16

Expresso gnica em Procariotos Mas como se d essa modulao da transcrio via cAMP?Quando glicose est ausente (cAMP), CAPcAMP ligase ao promotor e estimula a transcrio do RNA em cerca de 50 vezes. Sendo, portanto, um regulador positivo responsivo aos nveis de glicose, enquanto o repressor Lac um regulador negativo responsivo lactose.

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Expresso gnica em Procariotos Revisando a regulao do Operon Lac

X

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Expresso gnica em Procariotos Revisando a regulao do Operon Lac

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Expresso gnica em Eucariotos Estrutura da Cromatina e regulao da expresso Os cromossomos eucariticos so maiores e tm um grau mais complexo de organizao estrutural do que os procariticos. O acesso aos promotores eucariticos restrito pela estrutura da cromatina, e a ativao da transcrio associada com alteraes mltiplas na estrutura da cromatina na regio transcrita.X

As clulas eucariticas possuem protenas reguladoras multimricas maiores e mais complexas do que as bactrias. A transcrio no ncleo eucaritico est separada tanto no espao quanto no tempo da traduo no citoplasma.

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Expresso gnica em Eucariotos Estrutura da Cromatina e regulao da expressoComo as histonas se combinam com o DNA para formar a fibra de CROMATINA?

- O DNA deve se desenrolar das protenas histonas para que ocorra a transcrio atravs: -Acetilao das histonas: A adio de grupos acetil (CH3CO) s protenas histonas catalisada pela enzima Acetiltransferase (HAT). Os grupos acetil desestabilizam a estrutura do nucleossomo, por neutralizar as cargas positivas das histonas, permitindo que o DNA se separe destas;

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Expresso gnica em EucariotosEstrutura geral do gene eucaritico

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Expresso gnica em Eucariotos Fatores necessrios para a Transcrio:Requer 3 enzimas: RNA polimerase I rRNA RNA polimerase II mRNA RNA polimerase III tRNA e outros pequenos RNAs Fatores de transcrio: Protenas necessrias para o incio da transcrio. Os fatores gerais de transcrio so responsveis: Pelo posicionamento correto da RNA polimerase no promotor. Ajudam na separao das fitas de DNA para permitir o incio da transcrio. Liberam a RNA polimerase do promotor quando a transcrio se inicia.

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Expresso gnica em EucariotosO modelo para ao a distncia inclui algum tipo de dobra do DNA. Neste modelo, uma ala de DNA coloca protenas ativadoras ligadas a elementos acentuadores distantes em proximidade a complexos proticos associados a seqncias proximas a promotores.

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Expresso gnica em Eucariotos Aps Transcrio:O transcrito primrio de mRNA dos eucariotos amplamente processado. O RNA nascente sofre uma srie de alteraes: Aquisio de revestimento (cap) na sua extremidade 5; Poliadenilao da extremidade 3 Remoo exata de ntrons (splicing); Alguns mRNAs maduros chegam a ser at dez vezes menores em tamanho que seus precursores.

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Expresso gnica em EucariotosCapeamento do 5 Poliadenilao do 3

Protegem as extremidades 5 e 3 / estabilidade; Ajudam no transporte do mRNA para o citoplasma; Importante na eficincia durante a traduo.

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Expresso gnica em Eucariotos xons e ntrons

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Expresso gnica em Eucariotos Mecanismo de Splicing

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Expresso gnica em Eucariotos Splicing Alternativo

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