Regulao da Expresso Gnica 1 Consideraes gerais 2

Regulação da Expressão Gênica 1 -Considerações gerais 2 -Princípios da regulação gênica 3 -Elementos reguladores no DNA 4 -Proteínas reguladoras ligantes de DNA 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 vias metabólicas varia de acordo com condições nutricionais e ambientais – Diferenciação celular – Minimização do custo energético

1 -Considerações gerais 1 -Início da transcrição 2 -Processamento póstranscricional 3 -Degradação do m. RNA 4 -Tradução 5 -Modificações póstraducionais 6 -Degradação das proteínas 7 -Endereçamento Gene DNA Transcrição Processamento pós-transcricional Nucleotídeos Degradação do m. RNA Tradução Proteína inativa Processamento pós-traducional Endereçamento e transporte Aminoácidos Degradação de proteínas Proteína ativa Processos alvos de regulação de expressão gênica

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

2 -Princípios da regulação gênica Espaçadores TTGACA Região -35 N 17 TATAAT N 6 Região a ser transcrita Região -10 Sítio de início de transcrição (+1) 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 • c. AMP, hormônios, fatores ambientais etc

2 -Princípios da regulação gênica Reconhecimento do promotor pela subunidade sigma 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]

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 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

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

4 -Proteínas reguladoras ligantes de DNA Proteína com motivos dedo de zinco (Zn 2+) 4 Cys ou 2 Cys/2 His

4 -Proteínas reguladoras ligantes de DNA Proteína com motivos dedo de zinco (Zn 2+) 4 Cys ou 2 Cys/2 His

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]