UBAIII Biologia Molecular

Apresentação em tema: "UBAIII Biologia Molecular"— Transcrição da apresentação:

1 UBAIII Biologia Molecular
1º Ano 2014/2015

2 Sumário: Capítulo X. O núcleo eucariota e o controlo da expressão genética Regulação da expressão genética em eucariotas Controlo da transcrição Ativação da transcrição Repressão da transcrição Controlo do processamento Controlo da tradução Controlo da atividade proteica MJC 18/dez/2014

3 Controlo a nível da transcrição
Ativação MJC 18/dez/2014

4 Ativação de genes por Cortisol via GR
MJC 18/dez/2014

5 Activação da transcrição – Elementos promotores distais
Moduladores de cromatina Coactivadores que actuam directamente na maquinaria de transcrição MJC 18/dez/2014

6 Co ativadores que atuam diretamente na transcrição
TFIID Mediator MJC 18/dez/2014

7 Co-ativadores que atuam na remodelação da cromatina
HATs que modificam a acetilação das histonas. São acetil transferases Complexos remodeladores de cromatina que atuam por outras vias mas também envolvendo as histonas e outras proteínas associadas ao DNA MJC 18/dez/2014

8 Co-ativadores que atuam na remodelação da cromatina
Modificação de histonas MJC 18/dez/2014

9 Ativação da trancrição
HAT ou KAT HADC Promovem a ligação de Complexos remodeladores de cromatina. Ex: SWI/SNF, SW1 e FACT MJC 18/dez/2014

10 O gene apresentado está ativo ou desativo?
MJC 18/dez/2014

11 MJC 18/dez/2014

12 MJC 18/dez/2014

13 MJC 18/dez/2014

14 Desfecho da ação de Complexos Remodeladores de Cromatina
Qual é o efeito pretendido? MJC 18/dez/2014

15 Ativação da transcrição
Figure 6.52 The nucleosomal landscape of yeast genes. The top portion of the illustration shows a typical region of DNA in the vicinity of a gene that is being actively transcribed by an RNA polymerase II complex. The consensus positions of nucleosomes are illustrated by the gray ovals. The lower portion of the illustration shows the distribution of nucleosomes along the DNA with the height of the line reflecting the likelihood that a nucleosome is found at that site. The 5’ region of the gene has the most highly defined chromatin architecture. There is a very high likelihood that the promoter region is bare of nucleosomes (a nucleosome-free region or NFR) flanked by two very well-positioned nucleosomes that lie on either side of the transcription start site (green light); these two nucleosomes are identified as +1 and -1 at the top of the figure. The subsequent nucleosomes near the 5’ end of the transcribed region also tend to be well positioned, as indicated by the distinct locations of these nucleosomes at the top of the drawing. A nucleosome is also seen to be displaced by RNA polymerase as it transcribes the gene. The green shading corresponds to a region of chromatin with high levels of the H2A.Z histone variant, high histone acetylation and H3K4 methylation, and a high likelihood of nucleosomal positioning. Polimerases “ a postos” Poised polymerases MJC 18/dez/2014

16 Controlo a nível da transcrição
Repressão MJC 18/dez/2014

17 Repressão da transcrição  HDACs
MJC 18/dez/2014

18 MJC 18/dez/2014

19 MJC 18/dez/2014

20 DNA metil transferases
Controlo da transcrição - Repressão DNA metil transferases Figure 6.54 Changes in DNA methylation levels during mammalian development. The DNA of the fertilized egg (zygote) is substantially methylated. During cleavage, the genome undergoes global demethylation. Interestingly, DNA inherited from one’s father undergoes demethylation at an earlier stage and by a different mechanism than DNA inherited from one’s mother. After implantation, the DNA is subjected to new (de novo) methylation, which is maintained in the somatic cells at a high level throughout the remainder of development and adulthood. In contrast, the DNA of primordial germ cells, which give rise to the gametes in the adult, is subsequently demethylated. The DNA of the germ cells then becomes remethylated at later stages of gamete formation. MJC 18/dez/2014

21 Repressão da transcrição  Metilação
DNA Metil transferases DNM1 5’-cpG-3’ MJC 18/dez/2014

22 Somos seres dizigóticos
Quantas cópias de cada gene temos? Homozigóticos ou heterozigóticos? Origem dos genes é indiferente? Não MJC 18/dez/2014

23 Metilação e Imprinting
IGF2 (pai) KVLQT1 (mãe) 80 genes imprinted Genes de origem diferente têm diferente grau de metilação independentemente da sequência Deficiências em Dnmt1-não mantêm imprinting Mantem-se na fase embrionária Mas é desprogramado na formação inicial dos gâmetas e reactivado na fase final Se for perdido (10%) há muito IGF2 e susceptibilidade para cancro colorectal MJC 18/dez/2014

24 Repressão da transcrição
RNAs não codificantes longos (lncRNAs) Envolvidos em imprinting genómico e inativação do cromossoma X. A maioria dos lncRNAs estão associados a repressão da expressão genética Exemplo : lncRNA HOTAIR associa-se à PRC2 (metil transferase de histona para a H3K27) e à CoREST (de metilase de histona para H3K4). Há 700 genes em fibroblastos que sofrem a atuação deste complex. Figure 6.55 An lncRNA acting as a mediator of transcriptional repression. In step 1, the lncRNA HOTAIR is being transcribed from a portion of the HOXC locus located in human chromosome 12. In step 2, the HOTAIR RNA has adopted a secondary structure that allows it to interact with specific protein complexes that will act in the HOXD locus located on human chromosome 2. The 3’ end of the lncRNA binds specifically to the CoREST corepressor complex, which is associated with the enzyme LSD1, which removes methyl groups from the H3K4 residues of the nucleosomes, resulting in the removal of a transcriptionally active epigenetic mark. Meanwhile, the 5’ end of HOTAIR is bound specifically to the PRC2 complex (a Polycomb Group protein complex) that has a enzyme subunit that adds methyl groups to H3K27 residues, which is a transcriptionally repressive epigenetic mark. Because of the demethylation of H3K4 and the methylation of H3K27, the HOXD locus is transcriptionally repressed and has adopted a compact conformation (step 3). 18/dez/2014 MJC

25 Controlo a nível do processamento
Splicing MJC 18/dez/2014

26 Splicing alternativo 18/dez/2014 MJC Figure 6.56
Alternative splicing. Most eukaryotic genes are subject to alternative splicing. The Drosophila Dscam gene illustrates the diversity of proteins that can be generated by alternative splicing of transcripts from a single gene. This gene contains 24 exons but a given transcript only contains one of the multiple possibilities from each of the exon 4, 6, 9, and 17 clusters. Combining all the possibilities, the Dscam gene can encode 38,106 possible mRNAs. For comparison, the entire fruit fly genome only contains 14,113 genes. 18/dez/2014 MJC

27 Splicing alternativo – mecanismo de ativação/represão
Repressão Figure 6.57a, b Mechanisms of alternative splicing. (A) Changes in the sequence of a 5’ splice site can affect pairing with U1 snRNA. This can affect the kinetics of splicing by allowing those sites with better matches to U1 to recruit the spliceosome to one 5’ splice site over another. In this figure, two potential 5’ splice sites are present, as indicated by the two GU dinucleotides. The blank line indicated the segments of the transcript that will be ligated after excision of the intervening section. In the top drawing, the splicing machinery has recognized the second of the two potential 5’ splice sites. In the middle drawing, a change in sequence (indicated by the blue rectangle) has occurred in the region of the second potential 5’ splice site and the splicing machinery now recognizes the first splice site. In the bottom drawing, a second change of sequence has been introduced in the region of the first potential 5’ splice site, causing the splicing machinery to ignore this site and use the other site as the 5’ splice site. (B) Different strength splice sites can also be repressed or activated depending on nearby binding of proteins that tend to either activate splice sites (SR proteins) or repress splice sites (hnRNP proteins). The SR proteins bind to specific sites within either exons or introns called exon and intron splicing enhancers (ESEs and ISEs). The hnRNP proteins bind to other sites in exons or introns called exon and intron splicing silencers (ESSs and ISSs). Binding of these proteins can regulate splice site selection by determining whether or not splicing components such as U2AF, U1 snRNP, and U2 snRNP bind to a particular site on the pre-mRNA. 18/dez/2014 MJC

28 Controlo a nível do processamento
Edição de RNA MJC 18/dez/2014

29 Controlo a nível do processamento – Edição do RNA
Alguns nucleótidos são convertidos noutros. Pode das origem a : Novos (ou perda de) locais de splicing Codões Stop Substituições de aminoácidos. Exemplos: Receptor de glutamato no cérebro Adeninas convertidas para inosinas que são traduzidas como guaninas. Esta alteração produz menos um grupo amino no polipéptido final. Apolipoproteina B (proteína ligadora do colesterol) Versão longa nucleótidos (apolipoproteina B-100). Versão curta nas células do intestino (apolipoproteina-48) No resíduo 6666 um C é convertida para U o que gera o codão UAA que termina a tradução. MJC 18/dez/2014

30 Controlo a nível da tradução
Localização citoplasmática do mRNA, longevidade do mRNA, controlo específico de alguns mRNA, iRNAs MJC 18/dez/2014

31 Controlo da tradução - geral
Inactivação da Maskin por fosforilação Aumento da cauda poli A Ligação do eIF4G MJC 18/dez/2014

32 Inibição da tradução – geral em stress
Fosforilação da serina do eIF2 não permite GDPGTP Fosforilação feita por 4 cinases diferentes Heat shock Vírus Proteinas não dobradas Falta de aa MJC 18/dez/2014

33 Inibição da tradução – específica
Que outra inibição específica conhecem? MJC 18/dez/2014

34 Localização citoplasmática do mRNA
Bicoid Bicoid Oskar Oskar MJC 18/dez/2014

35 Controlo a nível da tradução
Proteínas que podem modicar longevidade Repetições 554 aumentam longevidade Sequencias ricas em AU destabilizam MJC 18/dez/2014

36 Longevidade do mRNA Com mesmo tamanho de cauda
3’UTR CCUCC  Proteínas estabilizadoras AUUUA  ligam proteínas e miRNA sinalizadoras de degradação Fos (10-30 minutos) Hemoglobina (>24 horas) Longevidade associada sequência da UTR 3’ MJC 18/dez/2014

37 Longevidade do mRNA Corpos P MJC 18/dez/2014

38 Papel dos Micro RNAs no controlo da tradução
MJC 18/dez/2014

39 Controlo pós tradução Atividade da proteína MJC 18/dez/2014

40 Controlo pós-tradução
Reconhecimento Controlo pós-tradução Estabilidade das proteínas Proteassomas: Núcleo Citoplasma Proteólise Reconhecimento MJC 18/dez/2014

41 Controlo pós-tradução - Ubiquitinação
Péptidos terminados em arginina ou lisina Sequências internas (degradon) Fosforilação de certos aa Diferentes cinases a juntar ubiquitina MJC 18/dez/2014

42 Recursos utilizados Capítulo 6 Karp 7ª edição secções 6.1 a 6.6
Capítulo 12 Karp 4 e 5ª Edição. Secção ,6 Capítulos 7 e 8 do Biologia Celular e Molecular. Azevedo e Sunkel. MJC 18/dez/2014

43 Recursos utilizados Capítulo 6 Karp 6ª Edição. Secção 6.1a 6.4
Capítulo 12 Karp 4 e 5ª Edição. Secção 12.1 Capítulos 7 e 8 do Biologia Celular e Molecular. Azevedo e Sunkel. Capítulo 6 Karp 6ª Edição. Secção 6.1 Capítulo 12 Karp 4 e 5ª Edição. Secção MJC 18/dez/2014