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Regulação da Expressão Genética Almeida, I.; Carvalho, J.; Chuva, M. T.; Ferreira, M.; Pena Fernandes, M. T. Serviço e Laboratório de Biologia Celular.

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1 Regulação da Expressão Genética Almeida, I.; Carvalho, J.; Chuva, M. T.; Ferreira, M.; Pena Fernandes, M. T. Serviço e Laboratório de Biologia Celular e Molecular da Faculdade de Medicina da Universidade do Porto O termo expressão genética refere-se ao processo através do qual a informação codificada num gene particular é descodificada numa proteína específica. Normalmente, uma célula expressa apenas uma fracção dos seus genes, de acordo com um esquema geralmente definido durante o desenvolvimento embrionário. Além disso, a maioria das células de um organismo são capazes de alterar o seu padrão de expressão genética em resposta a sinais extrínsecos. Assim se explica como diferentes tipos de células num mesmo organismo diferem dramaticamente entre si. O controlo da expressão genética difere entre procariotas e eucariotas, sendo o processo mais complexo nos últimos. No entanto, o primeiro nível de controlo dá-se em ambos os casos durante a transcrição sendo também o mais importante de todos. As regiões reguladoras podem ser simples ou complexas mas todas funcionam como interruptores, com dois componentes fundamentais: curtos segmentos de DNA, que definem uma sequência, e proteínas reguladoras, que reconhecem e ligam-se ao DNA. Nos mecanismos de regulação coexistem controlos negativo e positivo através da acção de repressores e activadores, respectivamente. Estes são constituídos por dois domínios – um de ligação, que reconhece uma sequência específica de DNA ao qual se liga, e um inibidor ou activador, que diminui ou acelera o nível da iniciação da transcrição, respectivamente. Agradecimentos: Dra. Sandra Rebelo; Serviço e Laboratório de Biologia Celular e Molecular da FMUP Controlo transcripcional Tipicamente um gene procariota é controlado por apenas uma ou duas proteínas reguladoras. As regiões reguladoras são simples. Muitos dos genes a serem transcritos encontram-se em locais adjacentes no cromossoma formando um operão. São transcritos a partir de um promotor numa única molécula da mRNA. Existe um único tipo de RNA polimerase que se liga directamente ao promotor. Eucariotas Bibliografia: ALBERTS, Bruce et al., Molecular Biology of The Cell, 4ª edição, Garland Science, 2002 NELSON, David L et al., Lehninger – Principles of Biochemistry, 4ª edição, Freeman, 2005 COOPER, Geoffrey M et al., The Cell – A Molecular Approach, 3ª edição, ASM Press, 2004 Procariotas Controlo transcripcional Mais complexo. Existem diferentes RNA polimerases que necessitam da presença de factores de transcrição para se ligarem ao promotor. A transcrição pode ser regulada à distância do promotor (enhancer). DNA organizado em cromatina que desempenha um papel importante no controlo da transcrição. Controlo do processamento de RNA (splicing) Controlo da actividade proteica: Existem duas grandes vias de controlo uma em que a degradação é dependente da ubiquitina e outra do sistema lisosomal. Ao lado a imagem mostra como ocorre a degradação via ubiquitina Controlo da degradação do mRNA A degradação dá-se a taxas variáveis sendo muitas vezes regulada por sinais extracelulares Controlo do processamento de RNA (splicing) e do transporte de RNA AUSENTE Controlo da tradução Exemplo da ferritina: O mRNA tem uma região de resposta ao ferro (IRE-iron response element) perto da 5´cap. Na presença de quantidades adequadas de ferro, a tradução ocorre normalmente. Contudo, se este não é suficiente, a proteína (IRE-binding protein ou IRE-BP) liga-se ao IRE, bloqueando a tradução do mRNA. Controlo da degradação de mRNA, da tradução e da actividade proteica. PRESENTE COOPER, Geoffrey M et al., The Cell – A Molecular Approach, 3ª edição, ASM Press, 2004 GRIFFITHS, Anthony J. F. et al., Modern Genetic Analysis, W.H. Freeman and Company Controlo do transporte/localização de RNA Uma fracção do mRNA pode sofrer degradação intranuclear ou inibição aquando da sua saída do núcleo. A sua exportação requer um cap na extremidade 5´, uma cauda poli-adenilada na extremidade 3´ e a finalização do splicing. ALBERTS, Bruce et al., Molecular Biology of The Cell, 4ª edição, Garland Science,


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