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Princpios Bsicos de Gentica
Molecular 2: Regulao da
Expresso Gnica
Juliana da Silveira SchaurenDoutoranda PPG-GEN
[email protected]
AU10
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Resumo
Introduo: reviso transcrio e traduo
Regulao da expresso gnica em procariontes
Regulao da expresso gnica em eucariontes
Exerccios.
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A base molecular
da informao
gentica
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Compactao do
material gentico
(eucariontes)
DNA + protenas (histnicas e
no histnicas) =
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Heterocromatina x Eucromatina
Heterocromatina:
Mais condensada
Transcricionalmente
inativa
Eucromatina:
Menos condensada
Trancricionalmente
ativa
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DNA RNA PROTENA
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Gene Definio molecular: sequncia completa de nucleotdeos
necessria e suficiente para a sntese de um polipeptdeo ou de
uma
molcula de RNA estvel.
Composio:
Regies reguladoras (promotor, terminador,...)
Regio codificadora
a montante a jusante
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TRANSCRIO
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RNA polimerase
5 3
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Fases da
transcrio
Reconhecimento
do promotor
Iniciao
Alongamento
Terminao
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TRANSCRIO EM
PROCARIOTOS
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Procariotos
Transcrio e traduo simultneas
Subunidades da RNA polimerase (E. coli):
Ncleo da enzima: , e
Reconhecimento do promotor:
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Ligao do fator
(reconhecimento de
promotores de genes
bacterianos)
Dissociao do fator
(libera a RNA polimerase
para o incio da
transcrio)
Iniciao
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TRANSCRIO EM
EUCARIOTOS
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Transcrio e traduo
ocorrem em
compartimentos distintos
As histonas de desligam e
depois voltam a se
associar
Transcrio
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RNA-polimerases:
RNA-Pol II mRNAs e snRNAs
RNA-Pol III tRNA e 5S rRNA e snRNAs
Fatores de transcrio: ligam-se ao promotor e a
regies regulatrias formando complexos de iniciao.
Fatores gerais: necessrios para a expresso de todos os genes
transcritos pela RNApol.
Fatores especficos: expresso de protenas clula-especficas.
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Processamento do pr-mRNA em mRNA 1. 5-CAP
2. Adio da cauda poli(A)
3. Splicing (Encadeamento)
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TRADUO
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Traduo
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Cdigo gentico
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Estrutura secundria do
tRNA (esquerda) e
traduo (abaixo).
PA
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Fases da
traduo
1. Iniciao
2. Alongamento
3. Terminao
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REGULAO DA
EXPRESSO GNICA
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Por qu a expresso gnica deve ser
regulada?
Adaptao ao ambiente
Diferenciao celular em organismos
multicelulares
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Em quais etapas a regulao da expresso gnica
atua?
Modificaes da cromatina
Transcrico
Modificaes ps-transcricionais
Degradao do mRNA
Traduo
Atividade protica
Nveis de controle da expresso gnica:
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REGULAO DA
EXPRESSO GNICA EM
PROCARIOTOS
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Regulao da expresso gnica em
procariotos
Estado basal: ON
Regulao depende das condies nutricionais e
fsicas do meio externo.
Maioria das protenas regulatrias so negativas
Fatores sigma alternativos
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Padres de expresso gnica
Expresso constitutiva: genes housekeeping
(manuteno da funo celular bsica da clula).
Ex.: protenas ribossmicas.
Induo: Aumento da expresso em resposta a um
sinal. Ex.:catabolismo da lactose
Represso: Diminuio da expresso em resposta
a um sinal. Ex.: biossntese de aminocidos.
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Regulao da transcrio
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Operons
Uma caracterstica comum dos genes procariticos sua organizao em
operons.
Operon: unidade funcional do genoma, na qual dois ou mais genes
que codificam produtos com funes relacionadas ocupam posies
adjacentes e esto sob o controle de uma nica regio reguladora.
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Operon lac
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Operon lac: controle negativo
Ausncia da
lactose
Presena da
lactose
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Operon lac: controle positivo
A glicose preferencialmente utilizada como fonte de energia pela
E. coli.
Quando os nveis de glicose diminuem, h um aumento do cAMP, que
se se liga CAP (protena ativadora de catablito) levando a sua
ativao e ligao na sequencia alvo do DNA e ativando a transcrio.
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REGULAO DA
EXPRESSO GNICA EM
EUCARIOTOS
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Regulao da expresso gnica em
eucariotos
Estado basal: OFF
Regulao temporal e espacial
Os eucariotos so menos sensveis s alteraes externas.
Os hormnios so importantes reguladores da expresso gnica.
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Principais nveis de
controle
1. Modificaes da cromatina
2. Transcrico
3. Modificaes ps-transcricionais
4. Degradao do mRNA
5. Traduo
6. Modificaes ps-traducionais
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Ativao da transcrio
1. Modificaes da cromatina (regulao
epigentica)
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Ativao da transcrio
2. Incio da transcrio (RNApol II)
Ligao de fatores de transcrio gerais a elementos
proximais do promotor.
Ligao de fatores especficos a acentuadores,
intensificadores, reforadores ou enhancers em
eucariotos superiores ou a UAS (sequncias
ativadoras a montante) em leveduras.
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Sistema GAL em leveduras
Sistema modelo para o estudo da ativao transcricional em
eucariotos.
Na presena de galactose e ausncia de glicose, os genes GAL so
expressos.
A protena Gal4 regula vrios genes do metabolismo da galactose
atravs da ligao UASs.
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Ausncia de galactose
Promotor inativo
Presena de galactose
Promotor ativo
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Exerccios1) A partir da fita de DNA abaixo, crie a fita
complementar e o mRNA,
indicando suas orientaes:
5 ATT CAG CGC GTA GCT GAT 3 senso
2) Qual das seguintes estruturas compartilhada por procariotos
e
eucariotos:
a) ntrons
b) Cap 5
c) Fator sigma
d) Cauda poliA
e) Promotores
3) Desenhe um gene eucarioto e um operon procarioto, indicando
suas
principais estruturas.
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Respostas1) A partir da fita de DNA abaixo, crie a fita
complementar e o mRNA,
indicando suas orientaes:
5 ATT CAG CGC ATA GCT GAT 3 senso (codificadora)
3 TAA GTG GCG TAT CGA CTA 5 anti-senso (molde)
5 AUU CAG CGC AUA GCU GAU 3 mRNA
2) Qual das seguintes estruturas compartilhada por procariotos
e
eucariotos:
a) ntrons (eucariotos)
b) Cap 5 (eucariotos)
c) Fator sigma (procariotos)
d) Cauda poliA (eucariotos)
e) Promotores (eucariotos e procariotos)
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Respostas
3) Desenhe um gene eucarioto e um operon procarioto, indicando
suas
principais estruturas.
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Referncias
GRIFFITHS, A.J.F. et al. Introduo Gentica. Ed. Guanabara-Koogan,
Rio de Janeiro, 2008.
ZAHA, A. et al. Biologia Molecular Bsica. Ed. Mercado aberto,
Porto Alegre, 2003.
ALBERTS, B. Biologia Molecular da Clula. Artmed, Porto Alegre,
2004.
PHILLIPS, T. & HOOPES, L. Transcription factors and
transcriptional control in eukaryotic
cells. Nature Education, 2008, 1(1):119.
