UBAIII Biologia Molecular 1º Ano 2015/2016. MJC-T10 Sumário:  Regulação da expressão genética em bactérias  Indução e repressão de operões bacterianos.

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1 UBAIII Biologia Molecular 1º Ano 2015/2016

2 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

3 O operão bacteriano MJC-T1026/nov/2014

4 Exemplos de operões bacterianos MJC-T1026/nov/2014

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

6 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

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

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

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

10 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

11 O núcleo 29/Nov/2012MJC-T0911

12 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

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

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

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

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

17 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)

18 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

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

20 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

21 29/Nov/201221MJC-T09 Todas as histonas H4 acetiladas estão a verde. Conclusão?

22 Cariotipagem 29/Nov/201222MJC-T09

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

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

25 Modificação da extremidade 29/Nov/201225MJC-T09

26 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

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

28 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

29 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

30 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

31 Control of Gene Expression in Eukaryotes Nuclear organization Antibody staining against an mRNA processing factor shows 30-50 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.

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

33 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

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

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

36 Tipos de dimerização MJC-T1211/dez/2014

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

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

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

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

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

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

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

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

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

46 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

47 MJC-T1026/nov/2014

48 MJC-T1026/nov/2014

49 MJC-T1026/nov/2014

50 MJC-T1026/nov/2014

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

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

53 MJC-T1026/nov/2014

54 MJC-T1026/nov/2014

55 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 12.1-12.4 11/dez/2014MJC-T12