Princípios Básicos de Genética Molecular Parte II. Profª Ana Claudia 17/02/2017

Transcrição

1 Princípios Básicos de Genética Molecular Parte II Profª Ana Claudia 17/02/2017

2 Estrutura do material genético Estrutura de Genomas e variabilidade Replicação Transcrição Tradução Regulação da Expressão Gênica

3 Dogma Central Procariotos Eucariotos

4 O processo de transcrição Direção da transcrição

5 O processo de transcrição Topoisomerases

6 Transcrição em Procariotos

7 RNA Polimerase 1 erro a cada a nc Core ou núcleo da RNA polimerase Subunidade sigma + Core + sigma = HOLOENZIMA

8 A transcrição inicia nos PROMOTORES

9 Iniciação Ligação ao DNA Formação do Complexo Fechado Formação do Complexo Aberto

10 Iniciação Início da síntese de RNA Liberação do fator sigma

11 Alongamento Sítio de chegada de ribonucleosídeos trifosfato Cadeia crescente de RNA Sítio de reenovelamento Região da hélice DNA/RNA Sítio de desenovelamento

12 Terminação Cadeia de RNA dobrada

13 Terminação

14 Transcrição em Eucariotos

15 RNA Polimerases RNA Polimerase I RNA Polimerase II RNA Polimerase III Enzima Produtos RNA polimerase I rrnas 18S, 5,8S e 28S RNA polimerase II mrnas e snrnas RNA polimerase III trnas, 5S rrna e snrnas

16 Iniciação Complexo fechado Complexo aberto

17 Iniciação e alongamento Início da síntese de RNA Alongamento F E H

18 Terminação

19 Processamento de RNA

20 Processamento do mrna eucariótico

21 Adição do capacete 5 7-metilguanosina Complexo de ligação de CAP

22 Adição da cauda Poli (A) no terminal 3

23 Processamento de íntrons Ribonucleossomos ou Spliceossomos: formados por ribonucleoproteínas complexos RNA-proteínas

24 Processamento de mrna eucariótico Gene da ovoalbumina

25 Processamento alternativo Hormônio Calcitonina CGRP (peptídeo relacionado ao gene da calcitonina)

26 Estrutura do material genético Estrutura de Genomas e variabilidade Replicação Transcrição Tradução Regulação da Expressão Gênica

27 Procariotos Eucariotos

28 Código Genético

29 Código Genético 1 é composto de trincas de nucleotídeos 2 não-superposto 3 sem vírgula 4 redundante 5 ordenado 6 contém códons de início e fim 7 é QUASE universal

30 Fase de leitura ou Quadro de leitura

31 Tradução Sítio peptidil Sítio aminoacil

32 Ribossomos Ribossomo Eucariótico Ribossomo Bacteriano 80S 70S 60S 50S rrna 5S rrna 23S 36 proteínas rrna 16S 21 proteínas rrna 5S rrna 28S rrna 5,8S 47 proteínas rrna 18S 33 proteínas 30S 40S S = Unidade Svedberg (coeficiente de sedimentação)

33 trnas Bases modificadas: Braço aminoácido Braço T C Braço D ribotimidina (T) Braço extra (apenas em alguns trnas) Braço anticódon Posição oscilante anticódon pseudouridina ( ) Inosina (I) diidrouridina (D) N2-dimetilguanosina (m2g) Pu: purina Py: pirimidina

34 Tradução Estágio 1 > Ligação dos aminoácidos aos trnas Estágio 2 > Iniciação Estágio 3 > Alongamento Estágio 4 > Terminação e liberação

35 Estágio 1 > Ligação dos aminoácidos aos trnas 1 aminoacil-trna sintetase 1 aminoácido 1 ou mais trnas Interação entre aminoacil-trna sintetase e trna: 2º código genético

36 Estágio 2 > Iniciação Iniciação em Procariotos Fatores de iniciação IF-1, IF-2 E IF-3

37 Estágio 3 > Alongamento Etapa 1 = ligação de um aminoacil-trna Não ocorre revisão do aminoácido ligado ao trna no ribossomo

38 Estágio 3 > Alongamento Etapa 2 = formação da ligação peptídica

39 Estágio 3 > Alongamento Etapa 3 = translocação

40 Estágio 4 > Terminação Ligação de fatores de terminação aos Códons de Terminação Códons de terminação: UAG UAA UGA

41 Acoplamento transcrição e tradução em procariotos Direção da transcrição Direção da tradução

42 Estrutura do material genético Estrutura de Genomas e variabilidade Replicação Transcrição Tradução Regulação da Expressão Gênica

43 REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA Diferenciação celular: diferentes tipos celulares em um mesmo organismo. Adaptação metabólica às diferentes condições ambientais: mudança da capacidade celular.

44 Regulação da Expressão Gênica Expressão constitutiva Genes House keeping (funções básicas da célula) Indução Aumento da expressão em resposta a um sinal Repressão Diminuição da expressão em resposta a um sinal

45 Regulação da Expressão Gênica Trajetória da expressão de um gene Núcleo Citoplasma Principal ponto de regulação DNA RNA transcrito mrna inativo mrna mrna PROTEÍNA PROTEÍNA INATIVA

46 RNA polimerase liga-se a região promotora

47 Regulação da Transcrição O sinal molecular causa DISSOCIAÇÃO da proteína regulatória do DNA O sinal molecular provoca a LIGAÇÃO da proteína regulatória ao DNA Regulação Negativa Regulação Positiva ligação do repressor inibe a transcrição ligação do ativador facilita a transcrição

48 Regulação da Expressão Gênica em Procariotos

49 Estrutura do operon

50 Operon lac Repressor lac -galactosidase Permease Transacetilase

51 Metabolismo da lactose

52 Regulação Transcricional do Operon lac Ausência de lactose Repressor Lac Nível de transcrição basal

53 Regulação Transcricional do Operon lac Presença de lactose Transcrição Repressor Lac Tradução -galactosidase Indutor Permease Transacetilase

54 Regulação Transcricional do operon lac RNA polimerase Lactose Alta glucose, baixo camp Repressor Lac camp CRP Baixa glucose, alto camp Repressor Lac ligado Sítio CRP Promotor RNA polimerase Lactose Repressor Lac O OPERON lac É REGULADO POSITIVA E NEGATIVAMENTE

55 Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos

56 Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos Transcrição e tradução separadas temporal e espacialmente; Eucariotos possuem proteínas regulatórias maiores e mais complexas; O acesso aos promotores é restrito pela estrutura da cromatina; Promotores de eucariotos são intrinsecamente inativos: Não ocorre início de transcrição na ausência de proteínas acessórias.

57 Estrutura do Nucleossomo Octâmero de histonas

58 Modificações da Cromatina Heterocromatina: inativa na transcrição Eucromatina: cromatina menos condensada PODE ESTAR ATIVA Padrões de modificação covalente Acetilação Metilação Fosforilação

59 Ativação do Início de Transcrição em Eucariotos Participação de Sequências distantes dos promotores específicas localizadas UAS sequências ativadoras a montante (levedura) A montante do promotor Intensificadores ou Acentuadores (eucariotos superiores) A montante ou a jusante do promotor São reconhecidas e ligadas por proteínas regulatórias da transcrição

60 Ativação da Transcrição Ativadores de transcrição: ligam-se a sequências UAS ou intensificadoras Proteínas cromatina de modificação e remodelagem da Co-ativadores: intermediários entre os ativadores de transcrição e o complexo da RNA polimerase II Mediador: ligação ao CTD da RNA polimerase II Fatores de transcrição basais: TBP (proteína de ligação a TATA), TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH, RNApol II, TFIIA

61 Ativação da Transcrição

62 Ativação da Transcrição

63 Repressão da Transcrição Intensificadores

64 Regulação dos genes do metabolismo da galactose na levedura Genes GAL: espalhados em vários cromossomos Promotores similares permitem uma regulação coordenada pelo mesmo conjunto de proteínas Ausência de Galactose promotor inativo Complexo da RNApol II

65 Regulação dos genes do metabolismo da galactose na levedura Presença de Galactose promotor ativo

66 RNA de Interferência Mecanismo de repressão da expressão gênica Inibição da tradução do mrna Degradação do mrna mirna: transcrito a partir do genoma próprio sequência auto complementar grampo sirna: originados de genoma viral ou transposons dupla fita de RNA

67 RNA de Interferência Dupla fita de RNA ou estrutura em grampo Drosha / Dicer

68 RNA de Interferência Em C. elegans: O gene lin4 é um mirna que controla a expressão de lin14 lin14 lin4 Não ocorre expressão de lin14

69 RNA de Interferência Em C. elegans: O gene lin4 é um mirna que controla a expressão de lin14