QBQ 0102 – Educação Física Controle da expressão gênica Carlos Hotta 10/06/13 Previously... replicação DNA • • • • • • • • • transcrição RNA tradução proteína 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 Um operon é um conjunto de genes de uma bactéria que são transcritos em um só RNAm além de seus elementos regulatórios • • • • 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. 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