Controle da Expressão Gênica em Eucariotes

Transcrição

1 Controle da Expressão Gênica em Eucariotes Transcrição: Expressão/Ativação do gene Processamento Pós-transcrição: Remoção de introns/poliadenilação, Caping, Transporte Degradação mrna: Estabilidade e tempo de vida Transcrito primário mrna maduro Proteína (inativa) Nucleotídios 3 Aminoácidos 4 Tradução: Leitura correta 5 6 Processamento Pós-tradução: Formação de enlaces, adição de outras moléculas. Degradação de proteínas: Proteínas inativas ou desenoveladas Proteína Modificada (ativa) Endereçamento e Transporte: Destino da proteína 7

2 Organização e estrutura de um gene eucariótico Região não-codificadora Upstream Região de transcrição Downstream E I E I E Enhancer Promotor GC CAAT Outros TATA Inr Região de transcrição A região de transcrição consiste de exons (E) e introns (I). Os elementos regulatórios são o promotor, enhancer e outros (não mostrados). Downstream se refere a direção de transcrição e upstream é oposta a direção de transcrição. O número das bases na região do promotor é anotado da seguinte forma. O número de bases se incrementa na direção da transcrição, com +1 para a base no sitio de iniciação (ATG). Não existe base com posição 0. A base na posição upstream da base +1 é numerada como 1.

3 Transcrição: Expressão/Ativação do gene 1- Expressão gênica constitutiva: Vias metabólicas centrais 2- Expressão gênica regulada: Indução/Repressão, em resposta ao estado metabólico ou sinais. Interação Proteínas : DNA

4 TRANSCRIÇÃO Formação do complexo funcional de preiniciação Gene X TATA Inicio de Transcrição 3 DNA 5 TFIIA TFIID TBP TATA TFIIB TFIIE TFIIF TFIIH RNA pol II Gene X 3 DNA Inicio de Transcrição

5 Mecanismos de regulação da iniciação da transcrição Regulação negativa (Repressor ligado inibe a transcrição) Operador 1- Molécula sinal causa a dissociação da proteína reguladora do DNA Promotor Molécula sinal

6 Regulação negativa (Repressor ligado inibe a transcrição) 2- Molécula sinal induz a ligação da proteína reguladora do DNA

7 Expressão coordenada de genes

8 Expressão gênica tecido específica Regulação do processamento de RNA O gene calcitonina produz hormônio num tipo de célula ou neurotransmisor em outro.

9 Mitose Divisão Celular Célula parental Meiose Duplicação do DNA Duplicação do DNA 2 células filhas 2 células filhas 4 células filhas

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11 -HERANÇA AUTOSSÔMICA Quando os genes estão localizados nos cromossomos que não são os sexuais (1 a 22). -HERANÇA LIGADA A CROMOSSOMOS SEXUAIS Quando os genes estão localizados nos cromossomos sexuais (X ou Y) -GENES ALELOS Genes que ocupam mesmo local (lócus) em cromossomos homólogos. -HOMOZIGOTO Quando o indivíduo possui genes iguais (alelos). -HETEROZIGOTO Quando o indivíduo possui genes diferentes. -GENE DOMINANTE Quando seu efeito se faz notar, mesmo que ocorra em dose simples. -GENE RECESSIVO Quando para manifestar seu efeito tem de estar em dose dupla. -CODOMINÂNCIA Quando dois alelos influem de maneira detectável sobre o fenótipo.

12 Herançã Mendeliana Primeira Lei: também conhecida com Lei da Segregação, explica que na fase de formação dos gametas, os pares de fatores se segregam. Segunda Lei: também conhecida como lei da Uniformidade, afirma que as características de um indivíduo não são determinadas pela combinação dos genes dos pais, mas sim pela característica dominante de um dos progenitores (característica dominante).

13 Célula Diploide Duplicação do DNA 4 células filhas

14 Heredograma Representação gráfica da árvore familiar, mostrando o padrão de transmissão de um gene na família

15 Em uma árvore desse tipo, as mulheres são representadas por círculos e os homens por quadrados. Os casamentos são indicados por linhas horizontais ligando um círculo a um quadrado. Os algarismos romanos I, II, III à esquerda da genealogia representam as gerações. Estão representadas três gerações. Na primeira há uma mulher e um homem casados, na segunda, quatro pessoas, sendo três do sexo feminino e uma do masculino. Os indivíduos presos a uma linha horizontal por traços verticais constituem uma irmandade. Na segunda geração observa-se o casamento de uma mulher com um homem de uma irmandade de três pessoas.

16 Herança Autossômica Dominante Cada filho desse casamento tem uma chance de 50% de receber o alelo anormal (A) do genitor afetado e, portanto ser afetado (A/a), e uma chance de 50% de receber o alelo normal (a) e, assim não ser afetado (a/a). Critérios da Herança Autossômica Dominante 1. O fenótipo aparece em todas as gerações, e toda pessoa afetada tem um genitor afetado. 2. Qualquer filho de genitor afetado tem um risco de 50% de herdar o fenótipo. 3. Familiares fenotipicamente normais não transmitem o fenótipo para seus filhos. 4. Homens e Mulheres têm a mesma probabilidade de transmitir o fenótipo aos filhos de ambos os sexos.

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18 Doença de Huntington (DHq) 4p16: Herança Autossômica Dominante O gene apresenta repetições anormais da sequência de nucleotídios citosina, adenosina e guanina (CAG), responsáveis pela codificação da glutamina. Na pessoa sã a sequência CAG é encontrada com repetições menores que 20; já em pessoas portadoras da doença de Huntington há sempre mais de 36 repetições, tornando assim o gene defeituoso. É uma doença neurodegenerativa fatal, caracterizada por movimentos involuntários e demência progressiva. O aparecimento da doença se dá entre os anos de idade sendo 38 a idade média de aparecimento

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20 Critérios da Herança Dominante Ligada ao X 1. Os homens afetados com companheiras normais não têm nenhum filho afetado e nenhuma filha normal. 2. Os filhos de ambos os sexos de portadores possuem um risco de 50% de herdar o fenótipo.

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26 Distrofias Musculares tipo Duchenne e tipo Becker A distrofia muscular do tipo Duchenne e a distrofia do tipo Becker são doenças genéticas causadas por mutações no mesmo gene, o gene DMD (sigla de Duchenne Muscular Distrophy), localizado no cromossomo X (região Xp21). Alterações na seqüência do gene DMD, como principalmente deleções (perda de DNA) e duplicações (ganho de DNA), são a causa da doença em aproximadamente 65% dos casos. Nos casos restantes, ocorre uma alteração pequena na seqüência gênica, chamada de mutação de ponto. O gene DMD codifica uma proteína chamada distrofina que, em conjunto com outras proteínas, forma um complexo localizado na membrana da célula muscular que participa da regulação da permeabilidade desta membrana. As deleções que causam o quadro clínico de Duchenne provocam uma mudança no quadro de leitura do gene, levando à ausência da proteína distrofina. Por outro lado, na distrofia de Becker, embora as deleções parciais também sejam a principal causa da doença (80% dos casos), a maioria dessas deleções corresponde à perda de um múltiplo exato de códons (trincas de bases que codificam um aminoácido), de maneira que não ocorre mudança do quadro de leitura do gene; assim, alguma distrofina, ainda que parcialmente funcional, é produzida. Portanto, a distrofina está ausente ou em quantidade muito reduzida nas células musculares dos pacientes com distrofia muscular Duchenne, e alterada, porém parcialmente funcional, nos músculos dos afetados pela distrofia muscular Becker. As distrofias musculares do tipo Duchenne e Becker apresentam um padrão de herança recessivo ligado ao cromossomo X. Assim, um homem

27 Distrofia muscular de Duchenne 1. São colocados genes saudáveis para as proteínas de músculo que estão defeituosas em um virus portador modificado. 2. Os investigadores injetam bilhões destes vírus modificados que levam genes terapêuticos para os músculos no pé. 3. Os portadores depositam os genes precisados nas células musculares. Ás células " leem" os genes e formam as proteínas de músculo perdidas.

28 Herança poligênica Varios genes interagem gerando uma expressão fenotípica gradativa de alguma característica, com pequenas variações entre os individuos Exemplos: 1. Altura 2. Peso 3. Cor de olhos 4. Inteligencia 5. Cor da pele 6. Comportamento