Regulação da Expressão Gênica I 1-Considerações gerais 2-Princípios da regulação gênica 3-Regulação gênica em procariotos:Operon lac Edmar Vaz de Andrade home.ufam.edu.br/~edandrade

Controle dos Níveis de Proteínas Celulares 1-Considerações gerais Controle dos Níveis de Proteínas Celulares 1-Início da transcrição 2-Processamento pós-transcricional 3-Degradação do mRNA 4-Tradução 5-Modificações pós-traducionais 6-Degradação das proteínas 7-Endereçamento 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

Regulação ao Nível do Início da Transcrição 1-Considerações gerais Regulação ao Nível do Início da Transcrição Biossínteses desnecessárias podem ser interrompidas antes que haja consumo de energia. Coordenar a regulação de genes múltiplos, cujos produtos têm atividades relacionadas.

1-Considerações gerais Padrão de Expressão Gênica Expressão gênica constitutiva: sem regulação aparente Expressão gênica regulada: expressão alterada em determinadas situações Indução Repressão

2-Princípios da regulação gênica A transcrição é mediada e regulada por interações de diferentes proteínas com o DNA Componente central: RNA polimerase Regulação da Expressão Gênica: Modula a interação da RNA polimerase com a região promotora bem como a sua atividade catalítica.

Sítio de início da síntese de RNA (+1) 2-Princípios da regulação gênica Elemento UP Região -35 TTGACA Região -10 TATAAT Sítio de início da síntese de RNA (+1) Representação esquemática de seqüência conservada em promotores de E. coli

2-Princípios da regulação gênica Fatores que influenciam a taxa de transcrição: Afinidade do promotor pela enzima Proteínas reguladoras: Repressores: se ligam ao DNA em regiões denominadas operadores Ativadores: se ligam ao DNA em regiões adjacentes a um promotor (Ex.: elemento UP) Sinais moleculares/Mediadores químicos (Ex.: cAMP) Modulam a atividade das proteínas reguladoras

3-Regulação gênica em procariotos: Operon lac Galactosídeo permease Lactose β-galactosidase Alolactose Galactose Glicose Intracelular 3-Regulação gênica em procariotos: Operon lac Regulação coordenada de genes do metabolismo da lactose na E. coli Genes Funcionais Z: Beta-galactosidase Y: Galactosídeo permease A: Transacetilase Z Y A P O CAP 5’ 3’ Região reguladora da transcrição (≈100 pares de bases) +1

X 3-Operon lac Z Y A P O CAP Transcrição basal de mRNA esporádica Repressor lac ativo Proteína CAP inativa Z Y A P O CAP 5’ 3’ RNAp X Repressor lac Transcrição basal de mRNA esporádica Lactose indisponível Glicose disponível (baixo cAMP) Regulação Negativa

X 3-Operon lac Z Y A P O CAP Lactose disponível Repressor lac ativo X Repressor lac inativo Lactose/alolactose Mediador Químico Proteína CAP inativa Z Y A P O CAP 5’ 3’ RNAp Transcrição basal de mRNA Lactose disponível Glicose disponível (baixo cAMP) Repressão Catabólica

X 3-Operon lac Regulação Positiva Z Y A P O CAP Lactose disponível Repressor lac ativo Proteína CAP inativa Lactose/alolactose Mediador Químico X Repressor lac inativo Proteína CAP ativa cAMP mediador químico Regulação Positiva Z Y A P O CAP 5’ 3’ RNAp Alta transcrição de mRNA Lactose disponível Glicose indisponível (alto cAMP)

Para Discussão: 1. O que se entende por regulação da expressão gênica? 2. Discutir o efeito da glicose e da lacatose na modulação da expressão dos genes do operon lac em Escherichia coli. Quando não mencionado, as figuras apresentadas foram retiradas, com ou sem modificações, das seguintes referências: 1. LODISH, H; DARNELL, J. E. e BALTIMORE, D. 2005. “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. 2000. “Principles of Biochemistry”. 3ª Edition, Worth Publitions.