Regulação gênica em Eucariotos. Prof. Dr. Marcelo Ricardo Vicari

Transcrição

1 Regulação gênica em Eucariotos

2 REGULAÇÃO GÊNICA Neurônio e célula de fígado: células de um mesmo indivíduo e que contêm a mesmo genoma

3 REGULAÇÃO GÊNICA Diferenciação celular 1973

4 REGULAÇÃO GÊNICA Dolly: ovelha clonada

5 Regulação gênica em Eucariotos

6 Quatro etapas de controle da expressão gênica eucariótica Controle da tradução Controle da transcrição Os genes são encontrados em um ESTADO ATIVO apenas nas células em que são expressos Transcrição deste gene é controlada no estágio de iniciação interação RNA polimerase + promotor

7 REGULAÇÃO GÊNICA O controle da transcrição

8 REGULAÇÃO GÊNICA EM EUCARIOTOS Sequências regulatórias Além dos promotores, genes eucarióticos (poucos procarióticos) têm sequências regulatórias ligar ou desligar o gene Proteínas regulatórias Se associam ao DNA e controlam a transcrição

9 Cerne Promotor Eucariótico RNA pol II

10 REGULAÇÃO GÊNICA Iniciação da transcrição de um gene eucariótico pela RNA polimerase II

11 Inibidor TF II D

12 REGULAÇÃO GÊNICA Ativação gênica à distância em eucariotos Promotor

13 REGULAÇÃO GÊNICA Comparação da regulação gênica em procariotos e eucariotos

14 Sequências e proteínas regulatórias Enhancer são tecido específico Controle combinatorial: Grupos de proteínas trabalham juntos para determinar a expressão de um único gene

15 Ativação gênica à distância em eucariotos Promotor Proteínas regulatórias podem aumentar ou diminuir a atividade da RNA polimerase: influenciando a montagem do complexo de iniciação da transcrição

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17 REGULAÇÃO GÊNICA Regulação espacial tubulina, etc. Regulação gênica temporal Hemoglobina

18 REGULAÇÃO GÊNICA Estresse por calor Drosophila Temp acima 33 graus Fator de transcrição heat shock é fosforilado. Quando fosforilado se liga aos elementos de resposta

19 LUZ Ribulose 1,5- bifosfato-carboxilase

20 Elementos de resposta Elemento que determina a resposta de um gene para um fator de transcrição Possuem curtas sequências consenso Localizados ~ -200pb do início da transcrição Podem ser encontrados dentro de promotores ou enhancers

21 Exemplo: GENE CODIFICADOR DA METALOTIONEÍNA (MT) Esta proteína protege a célula do excesso da concetração de metais pesados, ligando-se ao metal e removendo-o da célula (elementos reguladores no promotor e no enhancer) Elementos de resposta Proteínas ligantes 1) Resposta constitutiva: expressão em níveis basais -TATA box + GC box -BLE : elemento de expressão basal (basal level element) -TRE: elemento de resposta a TPA, local de ligação ao fator AP1 2) Resposta indutiva: um fator ligado a qualquer um dos elementos é capaz de aumentar independentemente a eficiência de iniciação da transcrição -MRE: elemento de resposta a metal (metal response element) funcionam como promotores -GRE: elemento de resposta à esteróides (glucocorticoid response element) funcionam como enhancers

22 Hormônio esteroide

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24 Hormônio proteico

25 Estrutura do acentuador do vírus 40 de símios (SV 40)

26 A atividade de um fator induzível pode ser regulada por várias formas diferentes 1) Um fator é tecido específico porque é sintetizado apenas em um tipo particular de célula 2) A atividade de um fator pode ser controlada por uma modificação. Ex: fosforilação do fator.

27 A atividade de um fator induzível pode ser regulada por várias formas diferentes 3) Um fator é ativado ou desativado pelo acoplamento de um ligante específico transporte do fator do citoplasma para o núcleo. Ex: receptores de esteróides. 4) O fator pode ficar inativo devido à ligação a um inibidor liberação do inibidor, faz com que o fator migre do citoplasma para o núcleo

28 A atividade de um fator induzível pode ser regulada por várias formas diferentes 5) O fator está ligado a uma proteína inibidora. A modificação da proteína associada ativa o regulador 6) O fator é produzido como uma proteína ligada ao envelope nuclear e ao retículo endoplasmático clivagem necessária para a translocação membrana-núcleo

29 REGULAÇÃO GÊNICA Proteínas regulatórias Se associam ao DNA e controlam a transcrição Combinação de uma sequência específica de DNA com moléculas de proteínas: especificidade entre o DNA e a proteína regulatória DNA: 10 pares de bases até pares de bases

30 Tipos de domínios de ligação ao DNA: Os motivos geralmente são muito curtos e compreendem apenas uma pequena parte da estrutura protéica Homeodomínio Dedo de zinco Zíper de leucina

31 Ligação de uma proteína regulatória no DNA

32 REGULAÇÃO GÊNICA Motivos ligadores de DNA em proteínas Homeodomínio Hélice-alça-hélice Dedo de zinco Zíper de leucina

33 MOTIVO DEDO DE ZINCO Grupo de aminoácidos que se ligam ao íon zinco formando um domínio independente da proteína ( dedo ) A porção C-terminal de cada dedo forma uma -hélice que se liga ao DNA no sulco maior Cada -hélice realiza 2 contatos com sequências específicas do DNA

34 MOTIVO DEDO DE ZINCO

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36 HOMEODOMÍNIOS Homeobox é uma sequência que codifica um domínio de 60 aminoácidos Sequências relacionadas ao homeodomínio são encontradas em diversos fatores de transcrição e são responsáveis pela sua ligação ao DNA 3 regiões helicoidais: -hélices 1 e 2: não fazem contato com o DNA - hélice 3: liga-se ao sulco maior do DNA

37 PROTEÍNAS HÉLICE-ALÇA- HÉLICE Apresentam 2 -hélices separadas por uma alça Formam dímeros Região altamente básica é necessária à ligaçao ao DNA

38 ZÍPERES DE LEUCINA Segmentos de aminoácidos ricos em leucina Um zíper de leucinas forma uma hélice em que as leucinas do zíper de uma proteína projetam-se para fora da hélice e formam interdigitações com as leucinas do zíper da outro proteína paralela, formando um espiral Duas regiões básicas contêm sítio de ligação ao DNA

39 Receptores esteróides possuem diversos domínios independentes Hormônios esteróides são sintetizados em resposta a uma variedade de atividades neuroendócrinas Corticóides, hormônios da tireóide, esteróides: cada um é uma molécula pequena que se liga a um fator específico, que vai para o núcleo e ativa a transcrição Elementos de resposta Proteínas ligantes

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41 REGULAÇÃO GÊNICA Uma única proteína regulatória pode coordenar a expressão de diferentes genes Liberado no corpo durante períodos de inanição

42 REGULAÇÃO GÊNICA Proteína regulatória MyoD envolvida na diferenciação das células musculares Fibroblastos da pele + MyoD = diferenciação em célula muscular