Introdução à expressão gênica Dalila L. Zanette

Estrutura dos organismos Enzimas que catalisam as reações bioquímicas Proteínas exercem as funções básicas Proteínas: Estrutura dos organismos Enzimas que catalisam as reações bioquímicas Hormônios O DNA codifica as diferentes proteínas

Nucleotídeo – unidade básica do DNA Nucleotídeo: unidade básica de repetição na fita de DNA Nucleotídeo : açúcar (desoxirribose) + base nitrogenada

Estrutura do DNA Os nucleotídeos se ligam uns aos outros – ligação fosfodiéster Estrutura do DNA : hélice dupla antiparalela

sintetizado no núcleo a partir do DNA Estrutura do RNA Pentose : ribose No lugar da timina, uracila RNA mensageiro sintetizado no núcleo a partir do DNA TRANSCRIÇÃO

Código genético Seqüência de 3 nucleotídeos do DNA : códon A seqüência destes códons no DNA é copiada em RNAm Codifica um aminoácido, unidade básica da estrutura das proteínas A seqüência dos aminoácidos dá origem a diferentes proteínas

Códons

Dogma central da biologia molecular

Dogma central da biologia molecular

Informação para síntese protéica

Conceito de gene Um segmento de DNA que tem a informação necessária para a síntese de uma proteína Composto por : regiões codificantes – éxons regiões não-codificantes - íntrons

Estrutura do gene zoom 5` 3` EXONS INTRONS

Estrutura do gene

DIVERSIDADE CELULAR Organismos multicelulares Síntese e acúmulo de diferentes RNAs e proteínas A seqüência do DNA não se altera Apenas em poucos casos ocorrem rearranjos (diversidade do sistema imunológico, por exemplo)

O que torna uma célula diferente da outra? 1. Processos comuns a todas as células - proteínas em comum 2. Algumas proteínas são encontradas somente em células altamente especializadas 3. RNAs mensageiros - qualidade e quantidade 4. Há outras diferenças além do RNA Ex. fatores pós-transcricionais

Três níveis de regulação Mecanismos epigenéticos Antes da transcrição Após a transcrição Mecanismos epigenéticos

Níveis de regulação DNA RNA Proteína

Antes da transcrição Ativadores Repressores Reforçadores Elementos isolantes Regiões reguladoras e regiões promotoras

Início da transcrição: ATIVADORES Forma mais simples Ativadores: Atraem, posicionam e modificam os fatores de transcrição e a RNA pol II Ativadores – dois sítios

Ativadores podem modificar a cromatina Os fatores de transcrição podem não conseguir acessar o promotor Organização em nucleossomos – acesso através de modificações na cromatina HAT e complexos de remodelagem Cromatina acetilada – ativa Cromatina desacetilada - inativa

Repressores Repressão de grandes regiões - heterocromatina Repressão local : várias maneiras Competição pela ligação ao DNA Mascarando a superfície de ativação Interação direta com fatores de transcrição 4. Recrutamento de complexos de remodelagem de cromatina 5. Recrutamento de histona-desacetilases

Controle pós-transcricional

Processamento normal do RNA SPLICING retirada dos introns, ficam somente os exons 1 2 3 4 RNA mensageiro sem os introns

Processamento normal do RNA Capeamento Logo após a transcrição Ligação efetiva de 7-metilguanosina ao primeiro nucleotídeo 5’ do transcrito de RNA FUNÇÕES: . Proteger transcrito do ataque da exonuclease 5’→3’ . Facilitar transporte para citoplasma . Facilitar encadeamento . Papel no encaixe da subunidade 40S dos ribossomos no mRNA Poliadenilação Após o término da transcrição – clivagem terminal do RNA Adição de cerca de 200 resíduos de adenilato (AMP), logo após a clivagem do RNA FUNÇÕES: . Facilitar transporte para o citoplasma . Estabilizar o RNAm . Facilitar a tradução

Splicing alternativo Combinações diferentes de exons – um gene, várias proteínas

Processamento do RNA

Conceito de gene Sequência de DNA transcrita como uma unidade que gera uma proteína Splicing Alternativo Sequência de DNA transcrita como uma unidade que codifica um grupo de proteínas semelhantes (isoformas)

Tipos de splicing alternativo

Mecanismos para a criação de células especializadas As diferenças dramáticas que existem entre os diferentes tipos celulares é produzida por diferenças na expressão gênica

Diversidade de genes Diversidade de genes – genoma Splicing alternativo – isoformas Mutações que alteram a proteína formada

Conjunto de genes expressos vai dizer quais Estudos de expressão gênica Conjunto de genes expressos vai dizer quais as proteínas expressas que constituem um tecido ou que caracterizam uma determinada situação

Importância dos estudos de expressão gênica

PCR em tempo real Microarrays SAGE Técnicas para análise da expressão gênica PCR em tempo real Microarrays SAGE