Controle da expressão gênica

QBQ 0102 – Educação Física Carlos Hotta

10/06/13

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RNA proteínaDNA

replicação

transcrição tradução

• 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

• 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.

Um operon é um conjunto de genes de uma bactéria que são transcritos em um só RNAm além de seus elementos regulatórios

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