Regulao da Expresso Gnica 1 Consideraes gerais 2

Regulação da Expressão Gênica 1 -Considerações gerais 2 -Princípios da regulação gênica 3 -Regulação gênica em procariotos: Operon lac Edmar Vaz de Andrade Luis André M. Mariúba

1 -Considerações gerais • A necessidade de proteínas vias metabólicas varia de acordo com condições nutricionais • Diferenciação celular • Minimização do custo energético

1 -Considerações gerais Controle dos Níveis de Proteínas Celulares 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

1 -Considerações gerais Regulação ao Nível do Início da Transcrição • Biossínteses desnecessárias podem ser interrompidas antes que haja consumo de energia; • Regulação sincronizada de genes múltiplos que codificam produtos com atividades interdependentes.

1 -Considerações gerais • Expressão gênica constitutiva: sem regulação aparente • 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 Regulação da interação da RNA polimerase com a região promotora

2 -Princípios da regulação gênica Sítio de início da síntese de RNA (+1) Elemento UP Região -35 Região -10 TTGACA TATAAT Representação esquemática de seqüência consenso em promotores de E. coli

2 -Princípios da regulação gênica • Três tipos de proteínas regulam a iniciação: o Fatores de especificidade Alteram a especificidade da RNAP com promotores – Proteínas reguladoras : o Repressores: se ligam a operadores Impedem o acesso da RNAP ao promotor o Ativadores: se ligam à regiões adjacentes a um promotor (elemento UP) Aumentam a interação RNAP-promotor • Sinais moleculares (efetores)/Mediadores químicos (c. AMP) – Modulam a atividade das proteínas reguladoras

(Efetores) (Indutor) (Co-repressor)

2 -Princípios da regulação gênica • Regulação negativa ou positiva são definidas pelo tipo de proteína reguladora envolvida: a proteína ligada ou facilita ou inibe a transcrição; • Em qualquer caso, a adição do sinal molecular pode aumentar ou diminuir a transcrição, dependendo do seu efeito na proteína reguladora.

3 -Regulação gênica em procariotos • Genes de mesma rota metabólica ou genes estruturais relacionado estão localizados lado a lado no cromossomo • Jacob e Monod (1961): estudo do metabolismo de degradação da lactose; • Operon: unidade de expressão gênica – Composto por promotor, sequencias reguladoras e genes

Tradução de Proteínas • • 1 -Considerações Gerais 2 -Etapas da Tradução 2. 1 -Ativação dos Aminoácidos 2. 2 -Início da Tradução 2. 3 -Elongação 2. 4 -Término e liberação 3 -Polissomos em eucariotos 4 -Transcrição e tradução simultâneas em procariotos Edmar Vaz de Andrade Luis André M. Mariúba

1 -Considerações Gerais • Tradução: O processo total da síntese de proteína guiada pela m. RNA;

1 -Considerações Gerais • Códon: Trinca de nucleotídeos que codifica para um aminoácido específico; • Lidas de maneira sucessiva, não sobreposta; • Três janelas de leitura possíveis

• A decifração do código genético é lembrada como uma das mais importantes descobertas científicas do século XX • Código genético degenerado

1 -Considerações Gerais • Códon de iniciação (AUG) • Códons de terminação (UAA, UAG e UGA) • O código genético é quase universal. Exceções: mitocôndrias, algumas bactérias e alguns eucariotos unicelulares.

1 -Considerações Gerais • t. RNA: moléculas adaptadoras que transferem a informação contida no genoma à uma seq. de AA (aminoácidos)

• O t. RNA são denominados em função do AA que representam, p. ex. : t. RNAtrp • Aminoacil-t. RNA: quando um t. RNA está ligado a seu aminoácido • Propriedades importantes: – São capazes de representar somente um AA, ligando-se covalentemente a ele – Contêm uma seq. de trinucleotídeo, o anticódon, que é complementar ao códon do m. RNA e que representa o AA

1 -Considerações Gerais • Ribossomo Complexo supramolecular formado por r. RNA e proteínas Ribossomo bact. : 65% r. RNA e cerca de 35% de proteínas

1 -Considerações Gerais Estrutura Geral dos Ribossomos

1 -Considerações Gerais • Funções dos componentes ribossomais: – r. RNA: • Servir de arcabouço para interação com proteínas. • Alguns r. RNAs podem ter atividade enzimática (ribozimas). • Reconhecimento e interação com o m. RNA – Proteínas: função enzimática e componente estrutural durante a síntese protéica.

2 -Etapas da Tradução 2. 1 -Ativação dos aminoácidos • Processo no qual cada um dos 20 aminoácidos é ligado (esterificado) ao t. RNA correspondente. – Enzima: aminoacil-t. RNA-sintetase – Compartimento celular: citossol

2 -Etapas da Tradução 2. 1 -Ativação dos aminoácidos

2 -Etapas da Tradução 2. 2 -Início da Tradução 2 t. RNAs para a Metionina Seqüência sinal Shine-Dalgarno no m. RNA bacteriano - Sub-unidade 30 S

2 -Etapas da Tradução 2. 2 -Início da Tradução Complexo de iniciação 2 1 3 Sítios do ribossomo: • Sítio A ou aminoacila • Sítio P ou peptidil • Sítio E ou de saída (exit)

2 -Etapas da Tradução 2. 3 -Elongação Ligação do segundo aminoacil-t. RNA

2 -Etapas da Tradução 2. 3 -Elongação Ligação peptídica entre o Meti e o segundo aminoácido: efeito catalítico do r. RNA grande (peptidil transferase)

2 -Etapas da Tradução 2. 3 -Elongação Translocação ou deslocamento do ribossomo sobre o m. RNA correspondente a um códon

2 -Etapas da Tradução 2. 3 -Elongação Modelo computacional do complexo de tradução procariótico

2 -Etapas da Tradução 2. 4 -Terminação e liberação Códons de terminação UAA UAG UGA Procariotos: 3 fatores de liberação Eucariotos: apenas 1

3 -Polissomos Tradução rápida de uma única mensagem por polissomo

4 -Transcrição e tradução simultâneas em procariotos