QBQ 0102 – Educação Física Carlos Hotta Controle da expressão gênica

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1 QBQ 0102 – Educação Física Carlos Hotta Controle da expressão gênica 10/06/13

2 Previously... DNA RNA proteína 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.

3 O que é a expressão gênica?
Um gene é expresso quando a informação que ele codifica é usada na síntese de um produto funcional.

4 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!

5 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

6 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

7 A expressão de um gene é regulada em diversos níveis: tradução
Disponibilidade de ribossomos Início da tradução Velocidade da tradução

8 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

9 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

10 Genes possuem promotores que regulam a sua transcrição

11 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.

12 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.

13 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

14 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

15 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

16 O operon lac precisa de dois sinais para ser expresso

17 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

18 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)

19 Início da transcrição em eucariotos
O início da transcrição em eucariotos depende da moilização de diversos fatores no promotor

20 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

21 É necessário que o DNA esteja desenrolado da cromatina para o gene ser expresso
A acetilação de histonas tem importante papel neste processo