Regulação da Expressão Gênica - Laboratório de Biologia - IFSC
Regulação da Expressão Gênica - Laboratório de Biologia - IFSC
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<strong>Regulação</strong> <strong>da</strong> <strong>Expressão</strong> <strong>Gênica</strong>
Controle do nível <strong>de</strong> proteínas<br />
DNA<br />
RNA<br />
inibição<br />
<strong>de</strong>gra<strong>da</strong>ção<br />
inibição<br />
Proteína <strong>de</strong>gra<strong>da</strong>ção
<strong>Regulação</strong> <strong>da</strong> <strong>Expressão</strong> <strong>Gênica</strong><br />
Variação na<br />
disponibili<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong><br />
nutrientes<br />
Estresse<br />
Resposta direta a variações nas condições (genes ativados e<br />
reprimidos)<br />
Transcrição acopla<strong>da</strong> com a tradução - rapi<strong>de</strong>z
Procariotos possuem uni<strong>da</strong><strong>de</strong>s transcricionais<br />
chama<strong>da</strong>s Operons<br />
Ativadores<br />
RNA<br />
Polimerase<br />
Repressores<br />
mRNA policistrônico<br />
2 – 6 genes, até 20
Genes constitutivos<br />
Nível <strong>de</strong> transcrição aproxima<strong>da</strong>mente constante na célula:<br />
• proteínas estruturais (ex. citoesqueleto)<br />
• enzimas <strong>de</strong> vias metabólicas (ex. Ciclo do ácido cítrico)<br />
Taxa <strong>de</strong> transcrição <strong>de</strong> genes constitutivos é <strong>da</strong><strong>da</strong> pela<br />
afini<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong> ligação <strong>da</strong> RNA polimerase à região promotora.
Promotores <strong>de</strong> proteínas <strong>de</strong> choque<br />
térmico em E. coli<br />
Troca <strong>de</strong> σ 70 por σ 32 na RNA polimerase
Mecanismos básicos <strong>de</strong> regulação <strong>da</strong> expressão gênica<br />
em procariotos<br />
<strong>Regulação</strong> negativa<br />
(repressor ligado ao DNA inibe a transcrição)<br />
<strong>Regulação</strong> positiva<br />
(ativador ligado ao DNA facilita a transcrição)
Caso1sinal<br />
molecular causa<br />
dissociação do repressor<br />
do DNA, ativando o operon<br />
<strong>Regulação</strong> negativa
Caso 2-<br />
Retira<strong>da</strong> do sinal<br />
molecular ligado ao<br />
repressor causa a<br />
dissociação do<br />
repressor do DNA,<br />
ativando operon .<br />
<strong>Regulação</strong> negativa
Caso 1-<br />
sinal molecular causa<br />
dissociação do ativador do<br />
DNA, inativando o operon<br />
<strong>Regulação</strong> positiva
Caso2-<br />
Retira<strong>da</strong> do sinal molecular<br />
ligado ao repressor causa a<br />
dissociação a dissociação<br />
do ativador do DNA,<br />
inativando o operon .<br />
<strong>Regulação</strong> positiva
Exemplos <strong>de</strong> estratégias <strong>de</strong> controle<br />
• Operon lac<br />
• Operon ara<br />
• Operon trp<br />
<strong>da</strong> expressão gênica
Mo<strong>de</strong>lo do operon Lac<br />
Jacob & Monod, 1960
Operon Lac: ~6000 bp<br />
O operon Lac<br />
Operador ocupa 26bp <strong>de</strong> lacZ
Ligação do repressor Lac<br />
diminui 1.000 x a transcrição<br />
do operon
Análogo não-metabolizável <strong>de</strong> lactose
Operon Lac - Repressão pelo catabólito<br />
• mecanismo que previne a expressão <strong>de</strong> genes envolvidos no<br />
catabolismos <strong>de</strong> lactose e outros açucares na presença <strong>de</strong> glicose.<br />
• mediado por AMP cíclico (cAMP) e pela Proteína receptora <strong>de</strong> cAMP (CRP)<br />
• ao contrário do repressor Lac, CRP é um elemento regulador positivo que<br />
Respon<strong>de</strong> aos níveis <strong>de</strong> glucose.
<strong>Regulação</strong> positiva do operon Lac
Proteína receptora <strong>de</strong> cAMP (CRP)<br />
Ligação <strong>de</strong> CRP na ausência <strong>de</strong> glicose<br />
aumenta em 50 x a transcrição do operon Lac
Ativação <strong>da</strong> transcrição por CRP
Uso <strong>de</strong> promotor lac para expressão<br />
heterologa em bacterias
O operon ara<br />
Via <strong>de</strong> síntese <strong>de</strong> Xululose 5– fosfato<br />
Intermediario <strong>da</strong> via <strong>da</strong>s pentoses
O operon ara
O operon ara<br />
Ara C regula sua propria transcrição ligando-se a ara O 1
Mecanismo <strong>de</strong> controle do operon ara<br />
↑ Glicose<br />
↓Arabinose
Mecanismo <strong>de</strong> controle do operon ara<br />
↓ Glicose<br />
↑ Arabinose
Via <strong>de</strong> síntese <strong>de</strong> triptofano<br />
O operon trp
O operon trp
Atenuação transcricional do operon trp
Mecanismo <strong>de</strong> Atenuação<br />
Triptofano em altos níveis<br />
Terminação prematura <strong>da</strong> mensagem <strong>de</strong>vido ao loop 3-4
Mecanismo <strong>de</strong> Atenuação<br />
Triptofano em baixos níveis<br />
Retenção do ribosomo e formação do loop 2-3
procariotos : DNA exposto<br />
eucariotos : DNA empacotado<br />
Acessibili<strong>da</strong><strong>de</strong> dos fatores <strong>de</strong> transcrição são <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ntes do<br />
empacotamento do DNA em eucariotos
Histonas possuem cau<strong>da</strong>s que não fazem contato com<br />
o DNA e po<strong>de</strong>m ser modifica<strong>da</strong>s.<br />
Estas modificações po<strong>de</strong>m afetar a afini<strong>da</strong><strong>de</strong> <strong>da</strong>s<br />
mesmas ao DNA
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