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Regulação da Expressão Gênica Edmar Vaz de Andrade 1-Considerações gerais 2-Princípios da regulação.

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1 Regulação da Expressão Gênica Edmar Vaz de Andrade 1-Considerações gerais 2-Princípios da regulação gênica 3-Elementos reguladores no DNA 4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA

2 1-Considerações gerais Regulação da Expressão Gênica –A necessidade de proteínas nas vias metabólicas varia de acordo com condições nutricionais e ambientais –Diferenciação celular –Minimização do custo energético

3 DNA Gene Transcrição Processamento pós-transcricional Nucleotídeos Tradução Proteína inativa Processamento pós-traducional Proteína ativa Endereçamento e transporte Degradação de proteínas Aminoácidos Degradação do mRNA Processos alvos de regulação de expressão gênica 1-Início da transcrição 2-Processamento pós- transcricional 3-Degradação do mRNA 4-Tradução 5-Modificações pós- traducionais 6-Degradação das proteínas 7-Endereçamento 1-Considerações gerais

4 Expressão gênica constitutiva (housekeeping genes – genes mantenedores): –expressão constante, aparentemente não regulada Expressão gênica regulada: expressão alterada em determinadas situações –Indução –Repressão 1-Considerações gerais

5 2-Princípios da regulação gênica A transcrição é mediada e regulada por interações proteína-DNA Componente central: RNA polimerase, que se liga ao promotor -Regulação do início da transcrição: regulação da interação da RNA polimerase com a região promotora

6 Afinidade do promotor pela RNA polimerase é influenciada por: –Seqüência nucleotídica do promotor –Espaçamento entre as regiões consensuais (-35 e -10) –Distância entre as regiões consensuais e o sítio de início de transcrição 2-Princípios da regulação gênica

7 Sequência nucleotídica de promotores de E. coli reconhecidos pela sub-unidade sigma 70 Região -35 TTGACAN 17 TATAATN6N6 Região a ser transcrita Região -10 Espaçadores Sítio de início de transcrição (+1) 2-Princípios da regulação gênica

8 Comparação entre a composição nucleotídica consesual de promotores reconhecidos pela sub-unidade sigma 70 com o promotor plac Promotor plac: promotor com atividade mediana

9 Taxa de transcrição gênica depende de vários fatores: Proteínas reguladoras : –Fatores determinantes de especificidade (sub-unidade sigma) – afinidade do promotor pelo complexo RNA polimerase –Repressoras: se ligam a operadores (regulação negativa) –Ativadoras: se ligam a elementos de regulação positiva (elemento UP, enhancer) (regulação positiva) Sinais moleculares/Mediadores químicos –Modulam a atividade das proteínas reguladoras cAMP, hormônios, fatores ambientais etc 2-Princípios da regulação gênica

10 [Sadhale P, Verma J and Naorem A 2007 Basal transcription machinery: role in regulation of stress reponse in eukaryotes; J. Biosci –578] Reconhecimento do promotor pela subunidade sigma em E. coli

11 2-Princípios da regulação gênica [Sadhale P, Verma J and Naorem A 2007 Basal transcription machinery: role in regulation of stress reponse in eukaryotes; J. Biosci –578] Fatores sigma alternativos em E. coli

12 3-Elementos reguladores no DNA Modelo de DNA dupla-hélice

13 3-Elementos reguladores no DNA Grupamentos no DNA alvos para a interação específica com proteínas Complexo RNA polimerase e/ou proteínas reguladoras

14 Interação específica DNA-proteína 3-Elementos reguladores no DNA

15 Repetições invertidas no DNA em sítios de ligação com proteínas

16 4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Proteínas modulares reguladoras de transcrição

17 4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Proteínas modulares reguladoras de transcrição

18 Proteína repressora dimérica Motivo hélice-volta-hélice 4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Hélices de reconhecimento

19 4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Proteína com motivos dedo de zinco (Zn 2+ ) 4Cys ou 2Cys/2His

20 4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Proteína com motivos dedo de zinco (Zn 2+ ) 4Cys ou 2Cys/2His

21 4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Proteína com motivos zíper de leucina (leucine zipper) Complexo proteína/DNA

22 4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Proteína com motivos zíper de leucina (leucine zipper) Sequência linear de proteínas reguladoras

23 4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Ligação cooperativa de dois fatores de transcrição Isoladamente ambos possuem baixa afinidade de interação pela região alvo no DNA

24 4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Efeito combinatório de fatores de transcrição

25 Quando não mencionado, as figuras apresentadas foram retiradas, com ou sem modificações, das seguintes referências: 1. LODISH, H; DARNELL, J. E. e BALTIMORE, D Biologia Celular e Molecular, 5ª edição. Artmed Editora SA. Porto Alegre-Brasil. (www.whfreeman.com/lodish) 2. LEHNINGER, A. L. NELSON, D. L e COX, M. M Principles of Biochemistry. 3ª Edition, Worth Publitions. Leitura complementar: 1. [Sadhale P., Verma J. and Naorem A. (2007) Basal transcription machinery: role in regulation of stress reponse in eukaryotes; J. Biosci –578]


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