Regulação da Expressão Gênica

1-Considerações gerais 2-Princípios da regulação gênica 3-Elementos reguladores no DNA 4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Regulação da Expressão Gênica Edmar Vaz de Andrade edandrade@ufam.edu.br http://home.ufam.edu.br/~edandrade

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

1-Considerações gerais Gene DNA Transcrição Nucleotídeos Processamento pós-transcricional Degradação do mRNA Tradução Proteína inativa Aminoácidos Processamento pós-traducional Degradação de proteínas Proteína ativa Endereçamento e transporte 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

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

2-Princípios da regulação gênica • 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

Espaçadores TTGACA N17 TATAAT N6 Região a ser transcrita Região -35 Região -10 Sítio de início de transcrição (+1) 2-Princípios da regulação gênica Sequência nucleotídica de promotores de E. coli reconhecidos pela sub-unidade sigma 70

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

2-Princípios da regulação gênica 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 Reconhecimento do promotorpelasubunidade sigma emE. coli [Sadhale P, Verma J and Naorem A 2007 Basal transcription machinery: role in regulation of stress reponse in eukaryotes; J. Biosci. 32 569–578]

2-Princípios da regulação gênica Fatores sigma alternativos em E. coli [Sadhale P, Verma J and Naorem A 2007 Basal transcription machinery: role in regulation of stress reponse in eukaryotes; J. Biosci. 32 569–578]

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

3-Elementos reguladores no DNA Interação específica DNA-proteína

3-Elementos reguladores no DNA Repetiçõesinvertidas no DNA emsítios de ligação com proteínas

4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Proteínas modulares reguladoras de transcrição

4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Hélices de reconhecimento Proteína repressora dimérica Motivo hélice-volta-hélice

4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Proteína com motivosdedo 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 Ligaçãocooperativa de doisfatores de transcrição Isoladamente ambos possuembaixaafinidade de interaçãopelaregiãoalvo no DNA

4-Proteínas reguladoras ligantes de DNA Efeitocombinatório de fatoresde transcrição

Quandonãomencionado, as figurasapresentadasforamretiradas, com ousemmodificações, das seguintesreferências: 1. LODISH, H; DARNELL, J. E. e BALTIMORE, D. 2005. “Biologia Celular e Molecular”, 5ª edição. ArtmedEditora 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. Leituracomplementar: 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]

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