Regulação da Expressão Gênica 1-Considerações gerais 2-Princípios da regulação gênica 3-Regulação gênica em procariotos:Operon lac Edmar Vaz de Andrade Luis André M. Mariúba

1-Considerações gerais A necessidade de proteínas nas vias metabólicas varia de acordo com condições nutricionais Diferenciação celular Minimização do custo energético

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; Regulação sincronizada de genes múltiplos que codificam produtos com atividades interdependentes.

1-Considerações gerais 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 proteína-DNA Componente central: RNA polimerase Regulação da interação da RNA polimerase com a região promotora

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 consenso em promotores de E. coli

2-Princípios da regulação gênica Três tipos de proteínas regulam a iniciação: Fatores de especificidade Alteram a especificidade da RNAP com promotores Proteínas reguladoras : Repressores: se ligam a operadores Impedem o acesso da RNAP ao promotor Ativadores: se ligam à regiões adjacentes a um promotor (elemento UP) Aumentam a interação RNAP-promotor Sinais moleculares (efetores)/Mediadores químicos (cAMP) Modulam a atividade das proteínas reguladoras

(Efetores) (Indutor) (Co-repressor)

2-Princípios da regulação gênica Regulação negativa ou positiva são definidas pelo tipo de proteína reguladora envolvida: a proteína ligada ou facilita ou inibe a transcrição; Em qualquer caso, a adição do sinal molecular pode aumentar ou diminuir a transcrição, dependendo do seu efeito na proteína reguladora.

3-Regulação gênica em procariotos Genes de mesma rota metabólica ou genes estruturais relacionado estão localizados lado a lado no cromossomo Jacob e Monod (1961): estudo do metabolismo de degradação da lactose; Operon: unidade de expressão gênica Composto por promotor, sequencias reguladoras e genes

Tradução de Proteínas 1-Considerações Gerais 2-Etapas da Tradução 2.1-Ativação dos Aminoácidos 2.2-Início da Tradução 2.3-Elongação 2.4-Término e liberação 3-Polissomos em eucariotos 4-Transcrição e tradução simultâneas em procariotos Edmar Vaz de Andrade Luis André M. Mariúba

1-Considerações Gerais Tradução: O processo total da síntese de proteína guiada pela mRNA;

1-Considerações Gerais Códon: Trinca de nucleotídeos que codifica para um aminoácido específico; Lidas de maneira sucessiva, não sobreposta; Três janelas de leitura possíveis

A decifração do código genético é lembrada como uma das mais importantes descobertas científicas do século XX Código genético degenerado

1-Considerações Gerais Códon de iniciação (AUG) Códons de terminação (UAA, UAG e UGA) O código genético é quase universal. Exceções: mitocôndrias, algumas bactérias e alguns eucariotos unicelulares.

1-Considerações Gerais tRNA: moléculas adaptadoras que transferem a informação contida no genoma à uma seq. de AA (aminoácidos)

Aminoacil-tRNA: quando um tRNA está ligado a seu aminoácido O tRNA são denominados em função do AA que representam, p. ex.: tRNAtrp Aminoacil-tRNA: quando um tRNA está ligado a seu aminoácido Propriedades importantes: São capazes de representar somente um AA, ligando-se covalentemente a ele Contêm uma seq. de trinucleotídeo, o anticódon, que é complementar ao códon do mRNA e que representa o AA

1-Considerações Gerais Ribossomo Complexo supramolecular formado por rRNA e proteínas Ribossomo bact.: 65% rRNA e cerca de 35% de proteínas

Estrutura Geral dos Ribossomos 1-Considerações Gerais Estrutura Geral dos Ribossomos

1-Considerações Gerais Funções dos componentes ribossomais: rRNA: Servir de arcabouço para interação com proteínas. Alguns rRNAs podem ter atividade enzimática (ribozimas). Reconhecimento e interação com o mRNA Proteínas: função enzimática e componente estrutural durante a síntese protéica.

2.1-Ativação dos aminoácidos 2-Etapas da Tradução 2.1-Ativação dos aminoácidos Processo no qual cada um dos 20 aminoácidos é ligado (esterificado) ao tRNA correspondente. Enzima: aminoacil-tRNA-sintetase Compartimento celular: citossol

2-Etapas da Tradução 2.1-Ativação dos aminoácidos

Seqüência sinal Shine-Dalgarno no mRNA bacteriano - Sub-unidade 30S 2-Etapas da Tradução 2.2-Início da Tradução 2 tRNAs para a Metionina Seqüência sinal Shine-Dalgarno no mRNA bacteriano - Sub-unidade 30S

2-Etapas da Tradução 2.2-Início da Tradução Complexo de iniciação 2 1 3 Sítios do ribossomo: Sítio A ou aminoacila Sítio P ou peptidil Sítio E ou de saída (exit)

2-Etapas da Tradução 2.3-Elongação Ligação do segundo aminoacil-tRNA

2-Etapas da Tradução 2.3-Elongação Ligação peptídica entre o Meti e o segundo aminoácido: efeito catalítico do rRNA grande (peptidil transferase)

2-Etapas da Tradução 2.3-Elongação Translocação ou deslocamento do ribossomo sobre o mRNA correspondente a um códon

2-Etapas da Tradução 2.3-Elongação Modelo computacional do complexo de tradução procariótico

2-Etapas da Tradução 2.4-Terminação e liberação Códons de terminação UAA UAG UGA Procariotos: 3 fatores de liberação Eucariotos: apenas 1

Tradução rápida de uma única mensagem por polissomo 3-Polissomos Tradução rápida de uma única mensagem por polissomo

4-Transcrição e tradução simultâneas em procariotos