Controle da expressão gênica

Transcrição

1 Programa de Biologia Celular V Curso de Verão Controle da expressão gênica Renata Ramalho Oliveira roliveira@inca.gov.br

2 Desenvolvimento e fenótipos explicados pela modulação da expressão gênica Lehninger. Principles of Biochemistry. by Nelson and Cox, 5 th Edition Hanahan and Weimberg, 2011 Lehninger. Principles of Biochemistry. by Nelson and Cox, 5 th Edition

3 O genoma humano

4 Estrutura típica de um gene Gene: fragmento de DNA que codifica uma sequência primária de um produto final com função biológica e suas sequências regulatórias. (Lehninger)

5 O fluxo da informação genética ncrna

6 Os genes podem ser expressos em diferentes taxas

7 Recordando... Estrutura dos ácidos nucléicos DNA

8 Um código de reconhecimento do DNA por proteínas Lehninger. Principles of Biochemistry. by Nelson and Cox, 5 th Edition

9 Organização básica do genoma Alças de DNA cromossômico ligadas a um andaime nuclear Lehninger. Principles of Biochemistry. by Nelson and Cox, 5 th Edition

10 Os nucleossomos são as unidades fundamentais da cromatina pb de DNA envolvendo o octâmero de histonas * Histonas H2A.Z e H3.3

11 Recordando... Estrutura dos ácidos nucléicos RNA Pentose Base nitrogenada

12 Os diferentes tipos de RNA

13 RNA mensageiro

14 RNAs podem assumir estruturas tridimensionais complexas Phe-tRNA Ribozima Ribozima (íntron)

15 A transcrição catalisada pelas RNA polimerases Proteínas associadas RNA pol bacteriana Fator Sigma (σ) RNA pol II eucariótica Fatores gerais de transcrição Empacotamento do DNA - Nucleossomos

16 A regulação da expressão gênica em procariotos: regulação da transcrição

17 A transcrição em procariotos Sequência consenso para os principais promotores de E. coli

18 A transcrição em procariotos

19 A transcrição em procariotos

20 A regulação da expressão gênica em procariotos Operon lac: codifica proteínas para transporte e metabolismo da lactose François Jacob Jacques Monod

21 A regulação da expressão gênica em eucariotos é mais complexa

22 A transcrição em eucariotos Bases do processo conservadas, porém mais complexo Alongamento inicial Iniciação Alongamento produtivo Reinício Terminação Modificado de Nechaev e Adelman, 2011

23 A maquinaria de transcrição da RNA polimerase II Steven Han, 2004 Conaway et al., 2000

24 Promotor UmasequênciadeDNAemqueapolimeraseseligaeiniciaatranscrição Core: fragmento mínimo de DNA suficiente para dirigir um nível basal de iniciação da transcrição pela pol II em um template de DNA contendo um sítio de iniciação definido Steven Han, 2004

25 A variedade dos promotores em eucariotos Os diferentes elementos de sequência consenso fornecem sítios de ligação para fatores que reconhecem os promotores Nenhum destes elementos está presente em todos os promotores SequênciaTATA:menosde10%dos promotores Variedade de escolha do sítio +1 e diferentes forças desses sítios Müller et al., 2007

26 Como definir o sítio +1 em promotores com múltiplos TSS (Transcription Start Site)? Em promotores sem TATA, os diferentes TSS representam um único ou poucos TSS específicos para cada célula, mas eles são múltiplos na população celular A iniciação em BP é tecido-específica mecanismo motivos específicos Müller et al., 2007

27 Complexo de pré-iniciação (PIC) TFIID = TBP + 14 TAFs, curvatura do DNA na região ligada TFIIA e IIB estabilizam TFIID:DNA Reconhecimento do promotor Recruta RNA Pol II Estabiliza complexo Atividade helicase CTD não fosforilado Conaway et al., 2000

28 Formação do complexo aberto e o escape do promotor Desliga da maquinaria de transcrição e do DNA ou não Estimula a adição de nucleotídeos Formação do complexo aberto dependente de ATP Fosforilação do CTD Conaway et al., 2000

29 Alongamento Processividade da RNA pol II: propriedade de sintetizar o transcrito em uma simples reação sem se dissociar do DNA template SítiocatalíticocomMg +2 ealinhamentocom3 OHdoRNAnascente Conaway et al., 2000

30 O alongamento não é tão simples assim! repetições Escape NELF: fator negativo. Interage com RNA nascente DSIF: fator negativo. Permite a ligação de NELF P-TEFb: fator positivo. Atividade cinase. Super complexo de alongamento (SEC) Nechaev and Telman, 2011 Fosforilação de DSIF e da Ser-2

31 Fatores de transcrição específicos Moduladores: possuem um domínio de ligação ao DNA (DBD: DNA Binding Domain) e um domínio regulador da transcrição, ativador ou repressor. AD: interação com a maquinaria basal de transcrição, TF iniciação e de alongamento, remodeladores de cromatina. Exemplo: NFAT A/TGGAAA(A/N)(A/T/C)N

32 Reguladores positivos da transcrição

33 Reguladores negativos da transcrição

34 Reguladores negativos da transcrição Grupos acetil: neutralizam carga + das Lys das histonas HAT: adicionam grupos acetil; abre cromatina HDAC: removem grupos acetil; fecha cromatina

35 A regulação da expressão gênica em eucariotos é mais complexa No câncer...

36 Obrigada!!!