UBAIII Biologia Molecular 1º Ano 2015/2016

MJC-T10 Sumário:  Regulação da expressão genética em bactérias  Indução e repressão de operões bacterianos.  “Riboswitches”  Regulação da expressão genética em eucariotas  Capítulo X. O núcleo eucariota e o controlo da expressão genética  Comossomas e cromatina  Epigenética  Organização do núcleo  Controlo ao nível da transcrição  O papel dos factores de transcrição como reguladores da transcrição.  Estrutura dos factores de transcrição 26/nov/2014

O operão bacteriano MJC-T1026/nov/2014

Exemplos de operões bacterianos MJC-T1026/nov/2014

Controlo do operão lac por cAMP MJC-T1026/nov/2014

Riboswitches  Moléculas de mRNA que se ligam especificamente a pequenos metabolitos e regulam ou o fim da transcrição ou a tradução.  Na imagem está o riboswitch de lisina MJC-T1026/nov/2014

Como se dá a diferenciação celular? MJC-T1026/nov/2014

Níveis de controlo da expressão genética MJC-T1026/nov/2014

Estudo da expressão genética MJC-T10 marcação dos genes por genes repórter Microarrays 26/nov/2014

Expressão genética  O que é?  Todas as células do nosso organismo têm o mesmo genoma?  Todas têm a mesma expressão genética? 29/Nov/2012MJC-T0910

O núcleo 29/Nov/2012MJC-T0911

Cromossomas  Molécula única de DNA  2 metros de comprimento no total 5cm/cromossoma  Têm de estar  acessíveis a interação com proteínas transcriptoras e replicadoras;  Separados fisicamente uns dos outros sem se “enlearem”  Aparecem e desaparecem dependendo da fase do ciclo celular. 29/Nov/2012MJC-T0912

Cromatina  Conjunto de DNA e Histonas  Nucleosomas 29/Nov/2012MJC-T0913 H3 H4 H2B H2A H3 H2B

Tipos de histonas  Octâmeros de histonas  Histona linker H1  Outras variantes  Ligações com outras moléculas 29/Nov/2012MJC-T0914

Níveis superiores de empacotamento 29/Nov/2012MJC-T0915

Super enrolamento 29/Nov/2012MJC-T0916 Topoisomerase II

Heterocromatina e eucromatina  Vizualização Vs. Transcrição 29/Nov/2012MJC-T0917 Heterocromatina constitutiva: telómeros e centrómeros efeito de posição sequências bloqueadoras ou Heterocromatina facultativa: Cromossoma X das fêmeas (ambos estão activos durante a oogenese) mosaicismo em humanos (daltonismo)

Formação de heterocromatina  Depende da modificação específica das histomas  O código das histonas  Acetilação (lisina) “liga”  Metilação (lisina ou arginina) “desliga”  Fosforilação (serina)  Lisinas acetiladas abundantes na H3 da eucromatina  As mesmas lisinas metiladas em heterocromatina. 29/Nov/2012MJC-T0918

O código das histonas 29/Nov/2012MJC-T0919

Exemplos de proteínas que se ligam a histonas  As alterações de alguns resíduos das histonas levava:  Ligação de proteínas específicas  Alteração da interacção entre histonas 29/Nov/201220MJC-T09

29/Nov/201221MJC-T09 Todas as histonas H4 acetiladas estão a verde. Conclusão?

Cariotipagem 29/Nov/201222MJC-T09

Telómeros TTAGGG AATCCC Repetidas 500 a 5000 vezes 29/Nov/201223MJC-T09

Problemas na replicação de elementos lineares 29/Nov/201224MJC-T09

Modificação da extremidade 29/Nov/201225MJC-T09

Telomerase-Uma transcriptase reversa Telomerases não estão sempre activas (expressas). Menor expressão  envelhecimento e apoptose Expressão aumentada  possibilidade da formação de tumores. 29/Nov/201226MJC-T09

Centrómeros São heterocromatina constitutiva ou facultativa? 171pbs  500kbases Têm proteínas associadas (H3 é CENP-A  ligação dos MT) 29/Nov/201227MJC-T09

Epigenética  Nem sempre a hereditariedade depende da sequência de DNA.  Há características determinadas epigeneticamente (por associação a proteínas específicas).  Ex: inactivação dos cromossomas X das fêmeas  Mecanismos epigenéticos normalmente podem reverter.  Mecanismos epigenéticos muito associados a histonas  São herdadas aleatoriamente  As que são sintetizadas de novo têm de ser “codificadas” com as acetilações, fosforilações e metilações correctas. 29/Nov/2012MJC-T0928

Núcleo eucariota não é um saco!  É um organelo organizado  As fibras de cromatina estão organizadas num domínio específico dentro do núcleo 29/Nov/201229MJC-T09

Organização do núcleo eucariota  Dirigida pelas proteínas do envelope nuclear.  A transcrição ocorre em zonas específicas.  Genes envolvidos nos mesmos processos mas estão localizados em cromossomas diferentes são muitas vezes transcritos ao mesmo tempo e interagem 29/Nov/201230MJC-T09

Control of Gene Expression in Eukaryotes Nuclear organization Antibody staining against an mRNA processing factor shows distinct sites Time course of viral gene expression in infected cells showing splicing factors (orange) compared to integration site (white arrow)  The Nucleus as an Organized Organelle  Chromatin fibers of an interphase chromosome are not diffuse and random, but are concentrated into distinct territories.  Genes are physically moved to nuclear sites called transcription factories where transcription machinery is located (e.g. hormone induction).  DNA sequences that participate in a common biological response but reside on different chromosomes interact within the nucleus. © 2013 John Wiley & Sons, Inc. All rights reserved.

Regulação da expressão genética MJC-T12 11/dez/2014

Factores de transcrição MJC-T12 Activadores de transcrição Repressores de transcrição Um FT liga em vários genes O mesmo gene liga +1 FT 11/dez/2014

FT podem associar-se MJC-T12 AP1 NFAT-1 11/dez/2014

Variedade de FT MJC-T12 DNA Dímero 11/dez/2014

Tipos de dimerização MJC-T1211/dez/2014

Variantes de FT: 1. Zinc Finger MJC-T12 TFIIIA GLI 11/dez/2014

Variantes de FT: 2.Helix-Loop-Helix MJC-T12 bHLH MyoD 11/dez/2014

Variantes de FT: 3.Fecho de leucinas– Leucine zipper MJC-T12 AP1 FOS JUN 11/dez/2014

Zonas de DNA onde se ligam FT? MJC-T1211/dez/2014

Elementos de resposta do gene PEPCK Fosfoenolpiruvato carboxicinase MJC-T1211/dez/2014

Activação de genes por receptores de glucocorticoides MJC-T1026/nov/2014

Activação da transcrição – Elementos promotores distais MJC-T10 Coactivadores que actuam directamente na maquinaria de transcrição 26/nov/2014

Co activadores que actuam directamente na transcrição  TFIID  Mediator MJC-T1026/nov/2014

Co-activadores que actuam na remodelação da cromatina  Modificação de histonas MJC-T1026/nov/2014

Co-activadores que alteram a estrutura da cromatina MJC-T10 Promovem a ligação de Complexos remodeladores de cromatina. Ex: SWI/SNF, SW1 e FACTSWI/SNF, SW1 e FACT 26/nov/2014

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Desfecho da acção de Complexos Remodeladores de Cromatina MJC-T1026/nov/2014

Repressão da transcrição  HDACs MJC-T1026/nov/2014

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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 /dez/2014MJC-T12