regulação gênica em leishmania

RegulaçãoRegulação dada ExpressãoExpressão GênicaGênica em em LeishmaniaLeishmania

Dr. Lívio FigueirêdoDr. Lívio Figueirêdo

Regulação da Expressão Gênica em Leishmania

● Tópicos relacionados

– Transcrição policistrômica

– Ausência de promotores para RNA polimerase II

– Perda da regulação gênica em nível de inicialização da transcrição

– Processamento de pré-RNAs por trans-splicing

– Regulação da expressão gênica só ocorre por controles:

● Pós-transcricionais● Traducionais● Pós-transcricionais


● Tópicos relacionados (cont.)

– Mudanças ambientais ativam mecanismos reguladores

– Sequências dentro da 3'UTR agem no controle pós-transcricionais

– Vantagem adaptativa

– Expressão de genes estágio-específicos complexa

– Possível participação de ncRNAs

– Baixo grau de expressão diferencial de mRNA

– Alto grau de regulação em níveis traducional e pós-traducional


● Transcrição policistrônica

– Regiões codificantes para proteínas não possuem íntrons

– Exceção: gene que codifica a Poli (A ribose) polimerase

– Genes são agrupados em longos aglomerados policistrônicos em fitas específicas do DNA que são co-transcritos em pré-mRNAs

– Esses agrupamentos podem ser organizados “cabeça a cabeça” (divergente) ou “calda a calda” (convergente)


● Transcrição policistrônica

– A transcrição inicia bidirecionalmente nas strand-switch regions (SSR) de agrupamentos de genes divergentes e termina na strand-switch regions separando agrupamentos de genes convergentes

– A terminação da transcrição envolve uma região de T (4 a 6), localizada downstream no gene de SL RNA

– Mas para outros genes provavelmente a terminação da transcrição envolva genes para tRNA e fatores epigenéticos


● Inicialização da transcrição na ausência de promotores para RNA pol II

– Não existem promotores conhecidos para a RNA pol II em regiões codificadoras

– Mas existem elementos promotores de transcrição no gene do precursor SL RNA

– Diversos fatores de transcrição (subunidade maior de TFIIA, TFIIB, TFIIE, TFIIF e diversas subunidades de TFIIH; proteínas associadas ao TATA-box) estão ausentes

– Mas regiões <100 pb contendo sequências de G (ou C) podem estar envolvidas na inicialização da transcrição pela RNA pol II

Esquema geral da transcrição em organismos eucariotos

Transcrição em organismos eucariotos➢Transcrição em eucariotos

1. Ligação do fator geral de transcrição TFII D ao TATA box;

2. Formação do complexo de iniciação de transcrição;

3. Acesso da RNA polimerase II à fita molde no ponto inicial da transcrição, auxiliado pelo TFIIH, o qual contém função de helicase;

4. A seguir, a polimerase II se mantém no promotor, sintetizando pequenos fragmentos de RNA até sofrer uma modificação estrutural e ser desligada para iniciar a transcrição de um gene


● Processamento do pré-RNA mensageiro

– Os RNA policistrônicos podem ter dezenas de milhares de bases em comprimento

– mRNA maduros individuais são gerados por 5' trans splicing de um RNA líder já capeado de 39 nt e 3' poliadenilação

Processamento do pré-RNA mensageiro


● Trans-splicing e Poliadenilação

– Trans-splicing ocorrem em dois passos de reações de transesterificação, análogo ao cis-splicing, mas formando uma estrutura intermediária na forma de Y

– O sinal canônico AAUAAA para poliadenilação dos eucariontes superiores não está presente

– Poliadenilação ocorre dentro de uma curta região de 100-400 nt upstream do próximo sinal de trans-splicing polipirimidina

Trans-splicing e Poliadenilação

Leishmania

Cis-splicingSítio de splicing 5’ Sítio de splicing 3’

exon1 exon2BBP U2AF

intron

U1 snRNP U2 snRNPBBP

U2AF

U1 snRNP U2 snRNP

intron

Triplo snRNP U4/U6-U5

U4/U6 snRNP

U5 snRNP

U1, U4Formação da alça e clivagem do sítio

do splicing 5’

U6 snRNPalça

Clivagem do sítio do splicing 3’e

união dos dois éxons

Íntron excisado na forma de um laço (o RNA

do íntron será degradado no núcleo; os snRNPs

serão reciclados)

Trans-splicing e Poliadenilação

Cis-splicing x Trans-splicing


● Regulação pós-transcricional

– Envolvem processamento de pré-mRNA

– Estabilidade do mRNA

– Sequências dentro da 3'UTR● Diversos elementos na 3'UTR de

transcritos estágio-específicos– Retroelementos (retrotransposons

degenerados) na 3'UTR● SIDER1 – elementos de 450 nt● SIDER2 – elementos de 500 a 550 nt


● Regulação pós-transcricional

– Membros da família SIDER1 possivelmente estimulam a tradução

– Membros da família SIDER2 agem como elementos desestabilizantes do mRNA

– A ampla distribuição genômica de SIDERs sugerem que um grande número de transcritos podem ser co-regulados em resposta à sinais ambientais específicos

– Alguns transcritos possuem mais de um tipo de elemento regulador na 3'UTR


● Regulação traducional

– Estabilidade proteica

– Mudanças ambientais como: elevação da temperatura e pH provocam a desnaturação de diversas proteínas, agindo como regulação

● Regulação pós-traducional

– Fosforilações, metilações, acetilações, glicosilações, desaminação, glutaminação, oxidação de triptofano alteram a funcionalidade das proteínas

● Ex.: padrões diferenciais de glicosilação da GP63 em diferentes formas promastigotas infectivas


● Regulação pós-traducional

– Ubiquitinação marcam a proteína para degradação em proteossomos

● Leishmania e tripanossomos possuem proteossomo e um complexo HslVU (proteína heat shock semelhante a proteossomo), típico de bactérias

● Provavelmente existem mais de um tipo de proteossomo para as fases do ciclo de Leishmania


● Sinais ambientais e seus efeitos na expressão gênica

– Mudanças de temperatura durante a troca de hospedeiro

● Decréscimo da tradução global● Aumento na tradução de proteínas

como: amastina; HSP70 e HSP83 (aumentam 10X); chaperonas

– Mudanças no pH durante, por exemplo, a permanência de amastigotas no fagolisossomo

● Transportadores de superfície são ativados


● Regulação estágio-específica

– A expressão de genes estágio-específica é complexa e envolve mais de um elemento regulador

– Esses elementos estão envolvidos ou com a estabilidade/degradação ou com a tradução do mRNA

– Agem de maneira aditiva ou competitiva para modular a expressão gênica em resposta as diferentes condições de crescimento e diferenciação celular

– Baixo grau de expressão diferencial de mRNA, mas alto grau de diferencial em nível traducional e pós-traducional


● Regulação estágio-específica

– Diversas isoformas proteicas estágio-específicas foram isoladas para um único gene

● Regulação desenvolvimental de RNAs não codificantes

– Não foi encontrado regulação estágio-específica para genes de RNA, exceto SL RNA

– SL RNA é poliadenilado em amastigotas de L. donovani induz um rápido crescimento em condições de pH ácido

– ncRNA podem desempenhar papel na regulação da tradução

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