Regulação da Expressão Genética Almeida, I.; Carvalho, J.; Chuva, M. T.; Ferreira, M.; Pena Fernandes, M. T.

1. ALBERTS, Bruce et al., Molecular Biology of The Cell, 4ª edição, Garland Science, 2002 GRIFFITHS, Anthony J. F. et al., Modern Genetic Analysis, W.H. Freeman and Company http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/CellBiol21/CB21_36.html http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/CellBiol21/CB21_34.html COOPER, Geoffrey M et al., The Cell – A Molecular Approach, 3ª edição, ASM Press, 2004 Regulação da Expressão Genética Almeida, I.; Carvalho, J.; Chuva, M. T.; Ferreira, M.; Pena Fernandes, M. T. Serviço e Laboratório de Biologia Celular e Molecular da Faculdade de Medicina da Universidade do Porto O termo expressão genética refere-se ao processo através do qual a informação codificada num gene particular é descodificada numa proteína específica. Normalmente, uma célula expressa apenas uma fracção dos seus genes, de acordo com um esquema geralmente definido durante o desenvolvimento embrionário. Além disso, a maioria das células de um organismo são capazes de alterar o seu padrão de expressão genética em resposta a sinais extrínsecos. Assim se explica como diferentes tipos de células num mesmo organismo diferem dramaticamente entre si. O controlo da expressão genética difere entre procariotas e eucariotas, sendo o processo mais complexo nos últimos. No entanto, o primeiro nível de controlo dá-se em ambos os casos durante a transcrição sendo também o mais importante de todos. As regiões reguladoras podem ser simples ou complexas mas todas funcionam como interruptores, com dois componentes fundamentais: curtos segmentos de DNA, que definem uma sequência, e proteínas reguladoras, que reconhecem e ligam-se ao DNA. Nos mecanismos de regulação coexistem controlos negativo e positivo através da acção de repressores e activadores, respectivamente. Estes são constituídos por dois domínios – um de ligação, que reconhece uma sequência específica de DNA ao qual se liga, e um inibidor ou activador, que diminui ou acelera o nível da iniciação da transcrição, respectivamente. Controlo transcripcional Mais complexo. Existem diferentes RNA polimerases que necessitam da presença de factores de transcrição para se ligarem ao promotor. A transcrição pode ser regulada à distância do promotor (enhancer). DNA organizado em cromatina que desempenha um papel importante no controlo da transcrição. Controlo do transporte/localização de RNA Uma fracção do mRNA pode sofrer degradação intranuclear ou inibição aquando da sua saída do núcleo. A sua exportação requer um cap na extremidade 5´, uma cauda poli-adenilada na extremidade 3´ e a finalização do splicing. Controlo transcripcional Tipicamente um gene procariota é controlado por apenas uma ou duas proteínas reguladoras. As regiões reguladoras são simples. Muitos dos genes a serem transcritos encontram-se em locais adjacentes no cromossoma formando um operão. São transcritos a partir de um promotor numa única molécula da mRNA. Existe um único tipo de RNA polimerase que se liga directamente ao promotor. Controlo do processamento de RNA (splicing) Controlo da tradução  Exemplo da ferritina: O mRNA tem uma região de resposta ao ferro (IRE-iron response element) perto da 5´cap. Na presença de quantidades adequadas de ferro, a tradução ocorre normalmente. Contudo, se este não é suficiente, a proteína (IRE-binding protein ou IRE-BP) liga-se ao IRE, bloqueando a tradução do mRNA. http://www.irn.pdx.edu/~newmanl/GraphicsCatalog.html Controlo da degradação do mRNA A degradação dá-se a taxas variáveis sendo muitas vezes regulada por sinais extracelulares Eucariotas Procariotas Controlo do processamento de RNA (splicing) e do transporte de RNA AUSENTE Controlo da actividade proteica: Existem duas grandes vias de controlo uma em que a degradação é dependente da ubiquitina e outra do sistema lisosomal. Ao lado a imagem mostra como ocorre a degradação via ubiquitina Controlo da degradação de mRNA, da tradução e da actividade proteica. PRESENTE Bibliografia: ALBERTS, Bruce et al., Molecular Biology of The Cell, 4ª edição, Garland Science, 2002 NELSON, David L et al., Lehninger – Principles of Biochemistry, 4ª edição, Freeman, 2005 COOPER, Geoffrey M et al., The Cell – A Molecular Approach, 3ª edição, ASM Press, 2004 Agradecimentos: Dra. Sandra Rebelo; Serviço e Laboratório de Biologia Celular e Molecular da FMUP