Nilce M. Martinez-RossiDepartamento de Genética

nmmrossi@usp.br

Genoma funcional: expressão gênica funcional:

Temas que serão abordados:

Controle da expressão gênica em procariotos (modelos de indução e repressão).

Controle da expressão gênica em eucariotos.

Objetivos da re(bactérias)gulação da expressão gênica

Ø O controle da expressão gênicaserve principalmente para permitirque as células se ajustem às mudançasnutricionais, ambientais e a presençade inibidores, de forma que o seucrescimento e divisão sejamotimizados.

Controle da expressão gênica em procariotos (bactérias): objetivos

DNA

DNA

Objetivos da regulação da expressão gênicaControle da expressão gênica emeucariotos: objetivos

Ø Controlar um programa genéticofundamental para o desenvolvimentoembrionário e a diferenciação celular.

Ø Permitir respostas diferenciais ao estresse e a estímulos ambientais.

Controle da Expressão Gênica em eucariotos

Ø Nos indivíduos superiores todas ascélulas tem a mesma composiçãogênica (com exceção das célulasgerminativas).

Ø O que faz com as células sediferenciem e tenham funçõesespecíficas nos diferentes órgãos etecidos?

É a expressão diferencial dos genes

Mesmos genes – diferente morfologia

Expressão Gênica

• Enzimas constitutivas:• fazem parte da maquinaria básica da célula.

• Enzimas reguláveis: • Indutíveis• Repressíveis

Como ocorre a regulação da expressão gênica??

Os primeiros estudos foram em bactérias

E. coli usando lactose como fonte de carbono

E. coli: operon lactose

Estes genes foram identificados através de mutantes

Operon: Unidade de expressão gênica de regulação coordenada.

Exemplo: operon lactose

Funcionamento do operon Lactose

P: promotor O: operador

Diplóide parcial

Através de diploides parciais e mutantes revelou-se o funcionamento da proteína repressora

Diplóide parcial

Oc: mutante constitutivo

Através de diploides parciais e mutantes revelou-se o funcionamento do sítio operador

Lactose tem de ser degradada para ser usada quando não há glicose que é fonte de carbono preferencial.

Triptofano é um aminoácido importante para a síntese proteica. Mas o triptofano só é fabricado pela célula se não houver este aminoácido disponível.

Repressão gênica

Carbono + Nitrogênio + sais min + Água

E. coli cresce

Se um aminoácido estiver disponível

Repressão coordenada das enzimas que

sintetizam este aa

E. coli: Operon TriptofanoOperon do triptofano

Proteina repressora inativa + triptofano = repressor ativo

inativa

Proteina repressora ativa

Resumo em procariotosØ Os procariotos usam várias estratégias

moleculares para regular a expressão de seus genes.

Ø Indução enzimática e repressão enzimática foram abordados.

Ø Estes mecanismos visam a sobrevivência do organismo produzindo somente enzimas necessárias para cada condição fisiológica.

Controle da expressão em eucariotos

Fatores de transcrição: são proteinas

sintetizadas geralmente pelo próprio

organismo que se ligam a sequencias

específicas de DNA, na região promotora,

controlando o fluxo de informação gênica.

Controlam vários genes na mesma célula.

Fator de Transcrição com estrutura de Dedos de zinco

Fator de Transcrição com estrutura deHélice-alça-hélice

Proteínas hélice-volta-hélice usam uma das hélice para ligar na fenda maior do DNA.

Fator de Transcrição com estrutura deZíper de leucina

Proteínas zíper de leucina formam dímeros em virtude da colocação periódica de uma leucina a

cada sete resíduos ao longo de uma α-hélice.

Fator de transcrição interagindo com o DNA

Papel do enhancer (acentuador)

Papel do enhancer (ou acentuador)

Mecanismos de expressão gênica envolve a estrutura da cromatina

RNA antisense modulando a tradução

RNA antisense se liga ao mRNA impedindo a síntese de uma proteína específica.

A regulação da expressão gênica

em eucariotos pode ocorrer em

vários estágios.

Muitos ncRNA estão envolvidos.

Resumo em eucariotosØControle transcricional (promotores, enhancer, fatores

de transcrição).ØControle Pós-transcrição: processamento do RNA

(splicing)ØProcessamento alternativo de RNA de um mesmo gene

(splicing alternativo)ØEstrutura da cromatina (acetilação, metilação)ØAntisense modula a tradução.ØRegulação gênica envolvendo ncRNA

ØDescontrole da expressão gênica: pode gerar doenças como o cancer. Exemplo: genes que controlam a divisão celular são inativados.

Bibliografia

Snustad & SimmonsFundamentos de Genética

Livro encontra-se online

Identifique quais destes diplóides parciais produzem (+) ou nãoproduzem (-) b galactosidase em presença ou ausência de lactose.

Com Lactose Sem Lactose

i- P+ O+ Z+

_____________________

i+ P+ O+ Z+

i- P+ O+ Z+

_______________i+ P+ Oc Z+

i+ P+ Oc Z-______________________

i+ P+ O+ Z+

i- P+ Oc Z+

______________________

i+ P+ O+ Z-

_ i- P+ O+ Z+

_______________________

i+ P+ O+ Z-

Questões1. Qual é composição química do

cromossomo bacteriano? E do plasmídio?2. Compare enzimas induzíveis e enzimas

repressíveis.3. Quais as características de cada sistema de

regulação gênica dos procariotos? Como o operon lac?

4. O que são e qual é o papel dos fatores de transcrição? Onde eles se ligam?

5. O que você entende por regulação antisense?