Controle da Expressão Gênica em Eucariotos

Esquema ilustrativo do efeito da expressão gênica diferencial durante o desenvolvimento em animais superiores. Uma célula, zigoto, dá origem a uma vasta gama de fenótipos celulares diferentes no organismo adulto.

Etapas nas quais a expressão gênica pode ser regulada

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Regulação da Transcrição

Regulação da Transcrição por remodelamento da cromatina

Metilação do DNA

Regiões hipermetiladas do DNA não são passíveis de transcrição. O processo é regulado pela ação coordenada de metilases (DNA metiltransferases) e de desmetilases.

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Metilação, Acetilação e fosforilação das histonas.

Esquema ilustrando a presença de caudas amino-terminais das proteínas histonas que se projetam para fora dos nucleossomos.

Esquema ilustrando a associação entre nucleossomos adjacentes, promovida pela interação entre as caudas das proteínas histonas.

Esquema das principais modificações verificadas nas caudas amino-terminais das proteínas histonas de nucleossomos: acetilação, fosforilação e metilação.

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Histonas acetiladas tem sido relacionadas à cromatina transcricionalmente ativa e histonas desacetiladas à cromatina inativa

Regulação da Transcrição por proteínas reguladoras

Dobramento da molécula de DNA decorrente da interação entre proteínas reguladoras, ligadas aos intensificadores, como elementos componentes do complexo de iniciação, acoplados à região “Caixa TATA”.

Esquema ilustrativo dos mecanismos de atuação de proteínas repressoras da transcrição. A) repressão ativa da transcrição. Nesse caso, a ptn possui um domínio de repressão que interage com o complexo de transcrição prejudicando o início da trsnscrição. B) repressão passiva. Nesse caso, a ligação da ptn repressora ao seu sítio no DNA dificulta, ou bloqueia, o acesso da proteína ativadora.

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Domínio de ligação ao DNA

Dedo de Zinco

Zíper de Leucina

Hélice-volta-hélice

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Regulação pós-transcricional

Regulação do processo de “emenda alternativa dos éxons”

Regulação do processo de edição do RNA

                                                                                      

Regulação da estabilidade do RNAm

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Pequenos RNAs

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São pequenas moléculas de RNA (entre 19 e 28 nucleotídeos) presentes no citoplasma que regulam a expressão gênica induzindo a destruição de RNAs mensageiros ou impedindo a sua tradução;

O mecanismo de regulação da expressão gênica através dos pequenos RNAs é chamado de interferência por RNA (RNA interference ou RNAi)

Pequenos RNAs podem ser divididos em 2 grupos de acordo com sua origem:

microRNAs (miRNAs)

Originado de dsRNA imperfeito (hairpin com mismatches) de origem endógena (gene)

siRNA (pequenos RNAs interferentes)

Originado de dsRNA perfeito, de origem exógena (viral) ou endogena (retrotransposons, por exemplo)

microRNAs (miRNAs) é produzido a partir de um gene como qualquer outro no genoma (origem endógena); RNA transcrito a partir dele tem uma estrutura secundária que forma um grampo imperfeito (estrutura com “mismatches”); microRNA degrada em “trans”. Ou seja, degrada uma molécula não relacionada com a que deu origem a ele.

DroshaDrosha

pré-miRNA pri-miRNA

gene

pré-miRNA é trasnportado para o citoplasma

No núcleo, Drosha cliva pri-miRNA em pré-miRNA

Sítio de clivagem para

Dicer/Drosha

miRNA

pré-miRNA

No citoplasma, Dicer cliva pré-miRNA gerando miRNA de 21 nucleotídeos

Uma das fitas do miRNA (lembre que ele é dsRNA) entra em um complexo enzimático chamado RISC (RNA - Induced Silencing Complex). Este complexo fica passeando pelo citoplasma e sempre que encontra uma sequência de mRNA similar ao miRNA, cliva este mRNA; Este complexo também pode inibir a tradução

Sítio de clivagem para Dicer

siRNA (pequenos RNAs interferentes)

é produzido a partir de dsRNA exógenos (vírus) ou endógenos (retrotransposons); RNA transcrito tem uma estrutura secundária que forma um grampo perfeito; siRNA degrada em “cis”. Ou seja, degrada a mesma molécula que deu origem a ele.

Regulação do processo de tradução

A presença de regiões codificadores de pequenos peptídeos, antes da região

que codifica para o polipeptídeo principal, afetam a sua tradução.

Regulação dos processos de modificação pós-traducional Clivagem proteolítica

Ligação de grupos modificadores (radicais fosfatos, açúcares, etc.)

Controle da estabilidade da proteína

Regulação dos mecanismos de endereçamento das proteínas

Complexo de Golgi

Retículo endoplasmático

Membrana citoplasmáticoSuperfície celular

(secretada) Lisossomos Núcleo Peroxissomo

Cloroplasto

Mitocôndria

Proteínacitosólicamadura

VIA SECRETORA

1) Ribossomos aderidos ao RE

2) Ribossomos livres

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