Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos

1. Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva Instituto de Química- USP Bibliografia: Genes VII - Benjamin Lewin Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha

2. Regulação da Expressão Gênica • Procariotos: • Resposta direta a variações nas condições nutricionais (genes ativados e reprimidos) • Transcrição pode ser acoplada com a tradução (simultânea) • Eucariotos multicelulares: • Limitação na resposta direta às variações nas condições nutricionais (células estão organizadas em tecidos e orgãos) • Transcrição ocorre em compartimento distinto da tradução eliminando a possibilidade de acoplamento

3. Expressão Gênica em Eucariotos • Sinais que regulam a expressão gênica • Níveis da resposta • Mecanismos da resposta

4. Exemplos de Sinais que Regulam a Expressão Gênica em Eucariotos • Hormônios (ex: hormônios esteróides) • Fatores de Crescimento e de Diferenciação Celular • Contato célula-célula (adesão celular) • Alterações nutricionais (resposta é limitada!) • Alterações ambientais (ex: choque térmico)

5. Níveis de Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos • Ativação da estrutura do gene (cromatina ativa) • Início da Transcrição • Processamento do Transcrito • Transporte do mRNA para o citoplasma • Estabilidade do mRNA • Tradução do mRNA • Processamento da Proteína

6. Níveis de Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos • Ativação da estrutura do gene (cromatina ativa) • Início da Transcrição • Processamento do Transcrito • Transporte do mRNA para o citoplasma • Estabilidade do mRNA • Tradução do mRNA • Processamento da Proteína

7. Modelo para Transcrição na Presença de Nucleossomos

8. Acetilação ou metilação da lisina ou fosforilação da serina reduz a carga líquida das histonas

9. Acetilação/desacetilação de Histonas controlam a atividade da cromatina Cromatina Ativa é mais sensível ao tratamento com nucleases (ex: DNAseI)

10. Sensibilidade da Cromatina ao tratamento com DNAse I

11. Beta-globina embriônica beta-globina adulta Ovoalbumina Em eritrócitos de galinha o gene da beta-globina adulta é mais sensível a digestão com DNAse I enquanto o gene da beta-globina embriônica é menos sensível. O gene da ovoalbumina é totalmente insensível ao tratamento: está inativo

12. Desmetilação do DNA aparentemente está associada a ativação da cromatina Estado de metilação do genes varia em diferentes tecidos e está correlacionado com a ativação da expressão

13. Níveis de Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos • Ativação da estrutura do gene (cromatina ativa) • Início da Transcrição • Processamento do Transcrito • Transporte do mRNA para o citoplasma • Estabilidade do mRNA • Tradução do mRNA • Processamento da Proteína

14. Estrutura típica de um gene transcrito pela RNApol II Promotor Gene Enhancer

15. Promotores de genes transcritos pela RNApol II Tata Binding Protein Complexo TFIID

16. Promotores de genes transcritos pela RNApol III e I: A TBP também é componente dos complexos de iniciação de transcrição destes promotores

17. Estrutura de Promotores da RNAPolII

18. Estrutura do Promotor do Gene da Metalotioneína humana

19. Transcrição Ativada Testículos Transcrição Inativada Tecido embriônico Gene histona H2B em ouriço do mar

20. CoAtivador Complexo Basal Fator de Transcrição Ativador O complexo basal de transcrição sofre regulação de Fatores de Transcrição específicos

21. Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição

22. Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição

23. Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição

24. Domínio de Ativação Domínio conector Domínio de ligação ao DNA Domínios dos Fatores de Transcrição

25. Motivos Estruturais comuns em Fatores de Transcrição • Dedo de Zinco • Hélice-volta-Hélice • Zíper de Leucina

26. Dedo de Zinco

27. Especificidade dos receptores esteroídicos conferida por variações na sequência do dedo de zinco

28. Regulação da expressão de genes por hormônios esteróides

29. Hélice-volta-Hélice Exemplos: fator cro homeodomínios

30. Zíper de Leucina Responsável pela formação de dímeros

31. Gene doublesex (Dsx) de Drosophila: “pula” um exon Splicing Alternativo: Muito frequente na regulação de genes humanos Fêmea Macho Troponina T: Utiliza exons alternativos Musculo Liso Outros tecidos

32. Determinação do sexo em Drosophila: regulação por splicing alternativo Macho Fêmea Dsx Dsx Bloqueio de diferenciação da fêmea Supressão dos genes masculinos Macho Fêmea

33. RNApol III utiliza promotores acima e abaixo do início da transcrição

34. RNApol III utiliza promotores acima e abaixo do início da transcrição

35. Etapas da reação de utilização de promotores interno pela RNA polIII para transcrição do RNA 5S

36. Transdução de sinais biológicos Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva Instituto de Química- USP Bibliografia: Genes VII - Benjamin Lewin Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)

37. Sinais biológicos Físicos: Luz Temperatura Osmolaridade Toque mecânico Químicos: Hormônios Neurotransmissores Fatores de crescimento Antígenos Odores

38. Variedade de Sinais Biológicos Mecanismos de percepção e propagação destes sinais: Conservados, específicos e muito sensíveis

39. Características dos sistemas de transdução de sinais Especificidade e Seletividade Amplificação do Sinal

40. Características dos sistemas de transdução de sinais Dessensibilização/Adaptação Integração

41. Transmissão da informação do exterior para o interior da célula

42. Principais tipos de sistemas de transdução de sinais

43. Canais Iônicos: Receptor de acetilcolina Ex: Despolarização e contração muscular

44. Mensageiros secundários Exemplos: cAMP (AMP cíclico) cGMP (GMP cíclico) Cálcio (Ca2+) IP3 (Inositol trisfosfato) NO (óxido nítrico)

45. Proteínas reguladas por Cálcio e calmodulina

46. Transmissão do sinal através de receptores enzimáticos ou receptores acoplados a proteínas G Ativação de quinase Ativação de proteína G

47. Cascata da MAPK (MAP quinase) ativada por dois tipos distintos de receptores

48. Fosforilação reversível de proteínas: Principal modo de regulação na transdução de sinal

49. Proteína quinase (PK) transfere fosfato do ATP para aminoácidos

50. Receptor com atividade enzimática Dimerização e ativação da tirosina quinase e autofosforilação