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REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA EM EUCARIOTOS - Coggle Diagram
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA EM EUCARIOTOS
Características
Ocorre em múltiplos genes
Mudanças na estrutura da cromatina
Início da transcrição em eucariotos (controle e elementos regulatórios)
Processamento, degradação do mRNA
Pós-tradução das proteínas.
Semelhança entre
bactérias e eucariotos
Proteínas ligadoras de DNA influenciam a capacidade da RNA polimerase em iniciar a
transcrição
Diferenças na em
bactérias e em eucariotos
Genes procarióticos organizados em óperons e são transcritos em uma única molécula de RNA
Estrutura da cromatina afeta a expressão gênica nas células eucarióticas
Membrana nuclear em eucariotos separa a transcrição no tempo e espaço
Alterações na estrutura da cromatina influenciam a
expressão dos gene
Estrutura da cromatina em nucleossomos
reprimem a expressão gênica
Antes da transcrição: a estrutura da cromatina muda e torna o DNA mais acessível
Antes da transcrição: a estrutura da cromatina muda e torna o DNA mais acessíve
Quando os genes se tornam ativos, as regiões ao redor dos genes se tornam muito sensíveis à ação da Dnase I
Remodelagem da cromatina
Alteram a estrutura da cromatina sem alterar
diretamente a estrutura química das histonas
Ligam-se ao DNA e reposicionam os nucleossomos, possibilitando que os fatores de transcrição e a RNA polimerase se liguem aos promotores e iniciem a transcrição
Modificação das histonas
Octâmero de histonas
tem dois domínios
Domínio globular que se associa com outras histonas e o DNA
Domínio de cauda com carga elétrica positiva que interage com os grupos fosfato de carga negativa no esqueleto do DNA
Caudas podem ser modificadas pela
adição ou a remoção de grupos fosfato
Metilação
Acetilação
Ubiquitinação
Código da histona
: codificam informações que afetam a maneira como os genes são expressos
Metilação das histonas
Adição de grupos metila às caudas das proteínas histona
Ativar ou reprimir a transcrição, dependendo de quais
aminoácidos são metilados
Histona metiltransferase: enzimas que adicionam grupos
metila a aminoácidos (lisina ou arginina)
Demetilases: removem grupos metila das histonas
Acetilação das histonas
Adição de grupos acetila (CH3CO) à histona
Em geral, a acetilação estimula a transcrição
Acetiltransferase: enzima que adiciona grupo acetila
Desacetilase: desnudam os grupos acetila das histonas
Metilação do DNA
Metilação das bases citosina, que geram a 5-metilcitosina
DNA muito metilado: repressão da transcrição nos vertebrados e nas plantas
DNA ativo para transcrição em geral não está metilado nesses organismos
Metilação é mais comum nas citosinas adjacentes à guanina (CpG): p = grupo fosfato do
nucleotídeo
Ilhas CpG
: regiões com muitas sequências CpG comumente encontradas próximo aos sítios de início da transcrição ◦ Antes da transcrição, os grupos metila são removido
Metilação atrai as desacetilases, que removem os grupos acetila
das caudas das histonas, reprimindo a transcrição
O início da transcrição é regulado por fatores de
transcrição e proteínas reguladoras
Início da transcrição eucariótica
Aparato basal de transcrição
Ativa níveis mínimos de transcrição
Proteínas reguladoras da transcrição (ativadoras ou inidoras)
Ligam-se a um promotor regulatório
Acentuadores
Localizados a algumas distância do gene
Proteínas reguladoras ativadoras
Estimulam a transcrição e estabilizam o aparato basal diretamente ou indiretamente pelas proteínas coativadoras
Mediador
Complexo de proteínas do aparato basal
Fazem contato com as proteínas ativadoras afetando a taxa de transcrição
Repressores da transcrição
Proteínas regulatórias que inibem a transcrição
Ligam-se a sequências no promotor regulatório ou a sequências distantes, os silenciadores
Não bloqueia a RNA polimerase diretamente como nas bactérias
Competem com os ativadores pelo sítio de ligação ao DNA - Podem se ligar a sítios próximos de um sítio ativador e evitar que ele entre em contato com o aparato basal
Interferência direta com a montagem do aparato basal de transcrição
Acentuadores e insuladores
Acentuadores: são capazes de afetar a transcrição em promotores distantes
Maioria pode estimular qualquer promotor na sua vizinhança
Insinuadores
Bloqueiam ou isolam o efeito dos acentuadores
Acentuadores
São capazes de afetar a transcrição em promotores distantes
Regulação da parada e alongamento transcricional
Em alguns genes, a RNA polimerase inicia a transcrição e transcreve de 24 a 50 nucleotídeos de RNA, mas então pausa ou para
Regulação gênica coordenada
Vários genes podem ser ativados pelo mesmo estímulo
Os genes não estão agrupados nos eucariotos
Genes respondem ao mesmo estímulo porque têm sequências regulatórias pequenas em comum com seus promotores ou acentuadores (enhancer)
Sequências regulatórias: elementos de resposta
Compartimentalização celular: regulação gênica pós-transcricional
Regulação gênica por meio de recomposição do RNA Degradação do RNA
Regulação gênica por meio de
recomposição do
RNA (
splicing
)
Splicing alternativo: um pré-mRNA pode ser unido de várias maneiras, gerando diferentes proteínas em diferentes tecidos ou em distintos períodos do desenvolvimento
Degradação do RNA
A quantidade de uma proteína depende da quantidade de mRNA disponível para tradução
A quantidade de mRNA disponível depende da taxa de síntese e de degradação do mRNA
Alguns mRNAs duram apenas alguns minutos, enquanto outros duram horas, dias ou até meses
Ribonucleases: enzimas que degradam RNA
Mecanismos de regulação gênica pela interferência por RNA
◦ siRNAs e miRNAs regulam a expressão gênica por pelo menos 4 mecanismos:
Clivagem do mRNA
Inibição da tradução
Silenciamento da transcrição
Degradação do mRNA
Clivagem do mRNA
Os RISCs que tem um siRNA (ou microRNA) pareiam com
moléculas de mRNA e clivam o mRNA próximo ao meio
do siRNA ligado
Clivagem é feito por uma proteínas que às vezes é
chamada de “Slicer”
Inibição da tradução
miRNAs levam à inibição da tradução
Mecanismo exato ainda não é conhecido
Inibe tanto etapa de início, etapas após início e provoca término prematuro
Silenciamento transcricional
Outros siRNAs silenciam a transcrição ao alterar a estrutura da cromatina
siRNAs se combinam com proteínas para formar um complexo chamado RITS
O componente siRNA do RITS se liga a essa sequência complementar do DNA ou uma molécula de RNA e reprime a transcrição ao atrair enzimas que metilam as caudas das proteínas histona
