Regulação da Expressão Gênica Edmar Vaz de Andrade [email protected] edandrade...
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Regulação da Expressão Gênica
Edmar Vaz de Andrade
http://home.ufam.edu.br/~edandrade
1-Considerações gerais2-Princípios da regulação gênica3-Elementos reguladores no DNA4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
1-Considerações gerais
• Regulação da Expressão Gênica– A necessidade de proteínas nas vias
metabólicas varia de acordo com condições nutricionais e ambientais
– Diferenciação celular– Minimização do custo energético
DNAGene
Transcrição
Processamento pós-transcricional
Nucleotídeos
Tradução
Proteína inativa
Processamento pós-traducional
Proteína ativa
Endereçamento e transporte
Degradação de proteínas
Aminoácidos
Degradação do mRNA
Processos alvos de regulação de expressão gênica
1-Início da transcrição
2-Processamento pós-transcricional
3-Degradação do mRNA
4-Tradução
5-Modificações pós-traducionais
6-Degradação das proteínas
7-Endereçamento
1-Considerações gerais
• Expressão gênica constitutiva (housekeeping genes – genes mantenedores):– expressão constante, aparentemente não
regulada
• Expressão gênica regulada: expressão alterada em determinadas situações– Indução– Repressão
1-Considerações gerais
2-Princípios da regulação gênica
• A transcrição é mediada e regulada por interações proteína-DNA
• Componente central: RNA polimerase, que se liga ao promotor-Regulação do início da transcrição:
regulação da interação da RNA polimerase com a região promotora
• Afinidade do promotor pela RNA polimerase é influenciada por:– Seqüência nucleotídica do promotor– Espaçamento entre as regiões
consensuais (-35 e -10)– Distância entre as regiões consensuais
e o sítio de início de transcrição
2-Princípios da regulação gênica
Sequência nucleotídica de promotores de E. coli reconhecidos pela sub-unidade sigma 70
Região -35
TTGACA N17 TATAAT N6 Região a ser transcrita
Região -10
Espaçadores
Sítio de início de transcrição (+1)
2-Princípios da regulação gênica
2-Princípios da regulação gênica
Comparação entre a composição nucleotídica consesual de promotores reconhecidos pela sub-unidade sigma 70 com o
promotor plac
Promotor plac: promotor com atividade mediana
Taxa de transcrição gênica depende de vários fatores:
• Proteínas reguladoras :– Fatores determinantes de especificidade (sub-unidade
sigma) – afinidade do promotor pelo complexo RNA polimerase
– Repressoras: se ligam a operadores (regulação negativa)– Ativadoras: se ligam a elementos de regulação positiva
(elemento UP, enhancer) (regulação positiva)
• Sinais moleculares/Mediadores químicos– Modulam a atividade das proteínas reguladoras
• cAMP, hormônios, fatores ambientais etc
2-Princípios da regulação gênica
2-Princípios da regulação gênica
[Sadhale P, Verma J and Naorem A 2007 Basal transcription machinery: role in regulation of stress reponse in eukaryotes; J. Biosci. 32 569–578]
Reconhecimento do promotor pela subunidadesigma em E. coli
2-Princípios da regulação gênica
[Sadhale P, Verma J and Naorem A 2007 Basal transcription machinery: role in regulation of stress reponse in eukaryotes; J. Biosci. 32 569–578]
Fatores sigma alternativos em E. coli
3-Elementos reguladores no DNA
Modelo de DNA dupla-hélice
3-Elementos reguladores no DNA
Grupamentos no DNA alvos para a interação específica com proteínas
Complexo RNA polimerase e/ou proteínas reguladoras
Interação específica DNA-proteína
3-Elementos reguladores no DNA
3-Elementos reguladores no DNA
Repetições invertidas no DNA em sítios de ligação com proteínas
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteínas modulares reguladoras de transcrição
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteínas modulares reguladoras de transcrição
Proteína repressora dimérica
Motivo hélice-volta-hélice
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Hélices de reconhecimento
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteína com motivos dedo de zinco (Zn2+)
4Cys ou 2Cys/2His
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteína com motivos dedo de zinco (Zn2+)
4Cys ou 2Cys/2His
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteína com motivos zíper de leucina (leucine zipper)
Complexo proteína/DNA
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Proteína com motivos zíper de leucina (leucine zipper)
Sequência linear de proteínas reguladoras
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Ligação cooperativa de dois fatores de transcrição
Isoladamente ambos possuem baixa afinidade de interação pela região alvo no DNA
4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA
Efeito combinatório de fatores de transcrição
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.
Leitura complementar:
1. [Sadhale P., Verma J. and Naorem A. (2007) Basal transcription machinery: role in regulation of stress reponse in eukaryotes; J. Biosci. 32 569–578]