Post on 16-Apr-2015
Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos
Bibliografia:
Genes VII - Benjamin Lewin
Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha
Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva
Instituto de Química- USP
Regulação da Expressão Gênica
Procariotos:
Resposta direta a variações nas condições nutricionais (genes ativados e reprimidos)
Transcrição pode ser acoplada com a tradução (simultânea)
Eucariotos multicelulares:
Limitação na resposta direta às variações nas condições nutricionais (células estão organizadas em tecidos e orgãos)
Transcrição ocorre em compartimento distinto da tradução eliminando a possibilidade de acoplamento
Expressão Gênica em Eucariotos
Sinais que regulam a expressão gênica
Níveis da resposta
Mecanismos da resposta
Exemplos de Sinais que Regulam a Expressão Gênica em
Eucariotos
Hormônios (ex: hormônios esteróides)
Fatores de Crescimento e de Diferenciação Celular
Contato célula-célula (adesão celular)
Alterações nutricionais (resposta é limitada!)
Alterações ambientais (ex: choque térmico)
Níveis de Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos
Ativação da estrutura do gene (cromatina ativa)
Início da Transcrição
Processamento do Transcrito
Transporte do mRNA para o citoplasma
Estabilidade do mRNA
Tradução do mRNA
Processamento da Proteína
Níveis de Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos
Ativação da estrutura do gene (cromatina ativa)
Início da Transcrição
Processamento do Transcrito
Transporte do mRNA para o citoplasma
Estabilidade do mRNA
Tradução do mRNA
Processamento da Proteína
Modelo para Transcrição na Presença de Nucleossomos
Acetilação ou metilação da lisina ou fosforilação da serina reduz a carga líquida das histonas
Acetilação/desacetilação de Histonas controlam a atividade da cromatina
Cromatina Ativa é mais sensível ao tratamento com nucleases (ex: DNAseI)
Sensibilidade da Cromatina ao tratamento com DNAse I
Em eritrócitos de galinha o gene da beta-globina adulta é mais sensível a digestão com DNAse I enquanto o gene da beta-globina embriônica é menos sensível.
O gene da ovoalbumina é totalmente insensível ao tratamento: está inativo
Ovoalbumina
Beta-globina embriônica beta-globina adulta
Desmetilação do DNA aparentemente está associada a ativação da cromatina
Estado de metilação do genes varia em diferentes tecidos e está correlacionado com a ativação da expressão
Níveis de Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos
Ativação da estrutura do gene (cromatina ativa)
Início da Transcrição
Processamento do Transcrito
Transporte do mRNA para o citoplasma
Estabilidade do mRNA
Tradução do mRNA
Processamento da Proteína
Estrutura típica de um gene transcrito pela RNApol II
PromotorEnhancer Gene
Promotores de genes transcritos pela RNApol II
Tata Binding Protein
Complexo TFIID
Promotores de genes transcritos pela RNApol III e I:
A TBP também é componente dos complexos de iniciação de transcrição destes promotores
Estrutura de Promotores da RNAPolII
Estrutura do Promotor do Gene da Metalotioneína humana
Transcrição Ativada Testículos
Transcrição Inativada Tecido embriônico
Gene histona H2B em
ouriço do mar
O complexo basal de transcrição sofre regulação de Fatores de Transcrição específicos
CoAtivador
Fator de Transcrição Ativador Complexo Basal
Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição
Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição
Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição
Domínios dos Fatores de Transcrição
Domínio de Ativação
Domínio conector
Domínio de ligação ao DNA
Motivos Estruturais comuns em Fatores de Transcrição
Dedo de Zinco
Hélice-volta-Hélice
Zíper de Leucina
Dedo de Zinco
Especificidade dos receptores
esteroídicos conferida por variações na
sequência do dedo de zinco
Regulação da expressão de
genes por hormônios esteróides
Hélice-volta-Hélice
Exemplos:
fator cro
homeodomínios
Zíper de Leucina
Responsável pela formação de dímeros
Splicing Alternativo:
Muito frequente na regulação de genes humanos
Fêmea
Macho
Musculo Liso
Outros tecidos
Troponina T: Utiliza exons alternativos
Gene doublesex (Dsx) de Drosophila: “pula” um exon
Determinação do sexo em Drosophila: regulação por splicing alternativo
FêmeaMacho
Dsx Dsx
Bloqueio de diferenciação da fêmea Supressão dos genes
masculinos
Macho Fêmea
RNApol III utiliza promotores acima e abaixo do início da transcrição
RNApol III utiliza promotores acima e abaixo do início da transcrição
Etapas da reação de utilização de promotores interno pela RNA polIII para transcrição do RNA 5S
Bibliografia:
Genes VII - Benjamin Lewin
Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)
Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva
Instituto de Química- USP
Transdução de sinais biológicos
Sinais biológicos
Físicos: LuzTemperaturaOsmolaridadeToque mecânico
Químicos: HormôniosNeurotransmissoresFatores de crescimentoAntígenosOdores
Variedade de Sinais Biológicos
Mecanismos de percepção e propagação destes sinais:
Conservados, específicos e muito sensíveis
Especificidade e Seletividade
Amplificação do Sinal
Características dos sistemas de transdução de sinais
Dessensibilização/Adaptação
Integração
Características dos sistemas de transdução de sinais
Transmissão da informação do exterior para o interior da célula
Principais tipos de sistemas
de transdução de sinais
Canais Iônicos: Receptor de acetilcolina
Ex: Despolarização e contração muscular
Mensageiros secundários
Exemplos:
cAMP (AMP cíclico)cGMP (GMP cíclico)Cálcio (Ca2+)IP3 (Inositol trisfosfato)NO (óxido nítrico)
Proteínas reguladas por Cálcio e calmodulina
Transmissão do sinal através de receptores enzimáticos
ou receptores acoplados a proteínas G
Ativação de quinase Ativação de proteína G
Cascata da MAPK (MAP quinase) ativada por dois tipos distintos de receptores
Fosforilação reversível de proteínas: Principal modo de regulação na transdução de sinal
Proteína quinase (PK) transfere fosfato do ATP para aminoácidos
Receptor com atividade enzimática
Dimerização e ativação da tirosina quinase e autofosforilação
Receptor de Insulina tem atividade de
tirosina-quinase que é estimulada pela
ligação da insulina e dimerização
Ativação de uma cascata de quinases
Ligante + Receptor
Dimerização e Autofosforilação do Receptor
Interação com proteínas com domínio SH2
domínio SH2 reconhece tirosina fosforilada
Regulação da
expressão gênica pela
insulina
Genes envolvidos no crescimento e
na divisão celular
Cascata de transdução de sinal em resposta ao estímulo por EGF
(fator de crescimento epidérmico)
Receptor ligado a proteína G
cAMP
Ativação da adenilato ciclase
Troca GDP por GTP após estimulação do complexo pelo receptor
Dissociação da subunidade alfa ativada para estimular adenilato ciclase
Hidrólise do GTP pela atividade intrínsica de GTPase
Receptor beta-adrenérgico
Mensageiros secundários
Exemplos:
cAMP (AMP cíclico)cGMP (GMP cíclico)Cálcio (Ca2+)IP3 (Inositol trisfosfato)NO (óxido nítrico)
Adenilato ciclase sintetiza AMP cíclico
Proteína quinase dependente de AMP cíclico (PKA)
Inativa
Ativa
Ativação do fator de transcrição CREB (cAMP response element binding protein)
Regulação da expressão de
genes por hormônios esteróides