Expressão Gênica em Eucariotos

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Leonardo Vinícius Ribeiro Moreira 
BBPM II - Genética 
 
A regulação pode ocorrer na transcrição, 
no processamento ou na tradução. A 
transcrição é complexa comparada aos 
procariotos. 
 Genes no núcleo – transmissão de sinais 
ambientais (superfície celular, 
citoplasma, membrana nuclear, 
cromossos); 
 Multicelularidade – transmissão de 
sinais ambientais (camadas celulares, 
transcrição em determinado tecido); 
 Presença de fatores de transcrição. 
A recomposição alternativa de RNA 
também pode influenciar na expressão 
gênica: 
 Controle citoplasmático da 
estabilidade do mRNA; 
 mRNA de longa e de curta duração; 
 Estabilidade: 3’UTR e cauda poli(A); 
 Papel dos siRNA e miRNA. 
Além disso, pode ocorrer ainda uma 
regulação pós-traducional. 
Vários aspectos da organização da 
cromatina influenciam a transcrição de 
genes, como: 
 Variação das características químicas 
da cromatina ao longo do 
cromossomo. Exemplo: acetilação ou 
desacetilação da cromatina; 
metilação ou desmetilação; 
 Presença de proteínas de 
“empacotamento” influenciam na 
regulação; 
 Aspectos de organização da 
cromatina. 
Cromatina: DNA associado a proteínas 
histônicas e não histônicas. 
 Eucromatina: menos condensada, 
mais ativa, mais genes (maioria dos 
genes eucariotos estão nesse estado); 
 Heterocromatina: mais condensada, 
menos ativa (10% do cromossomo 
interfásico), menos genes. 
 
Leonardo Vinícius Ribeiro Moreira 
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No DNA transcrito os nucleossomos são 
alterados por complexos multiprotéicos 
para facilitar a ação da RNA pol. II – 
remodelagem da cromatina. 
Ativação da transcrição: 
 Histona acetiltransferase (HAT) 
(acetilação das histonas); 
 Aumentam expressão, afrouxando a 
associação de DNA e histonas; 
 Quinases (fosforilam aa específicos da 
histona); 
 Acentuassomo (recruta a HAT) e expõe 
a região promotora; 
Repressão da transcrição: 
 Histona desacetilases 
(desateliação); 
 Histona metiltransfersae (metilação). 
 
 
 Modificação química dos nucleotídeos 
importante para a regulação gênica; 
 3 bilhões de pb (~40% são G:C e ~2-7% 
de C sofre metilação); 
 Ilhas de CpG (segmentos ricos em CG) 
~30.000 ilhas genoma humano; 
 Situadas perto dos sítios de início de 
transcrição – importância na 
regulação gênica. 
 DNA metilado; 
 Inativação do cromossomo X; 
 Desenvolvimento embrionário; 
 Imprinting genômico (<1% genes); 
 Sequências repetitivas (proteção – 
movimento dos transposons). 
Hipermetilação  Repressão da transcrição  
silenciamento de genes 
Hipometilação  Ativação da transcrição  
ativação gênica 
A transcrição é o nível elementar de 
controle da expressão gênica. 
Os genes constitutíveis são expressos a 
todo momento. Ex.: vias metabólicas 
(respiração). Já os genes induzíveis só são 
expressos em determinados momentos, em 
resposta a estímulos ambientais. Ex.: 
glicose. 
Os acentuadores, também são chamados 
de estimuladores ou elementos de 
resposta: 
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 Atuam a distâncias grandes – até 
vários milhares de pb do(s) gene(s) 
regulado(s); 
 Influência na expressão gênica 
independe do sentido – (sentido 3’ ou 
5’); 
 Efeitos independem da posição 
(região 5', região 3‘ou em íntron de um 
outro gene) 
 Específico por tecido. 
Os ativadores promovem a transcrição 
(dando início a mudanças na estrutura da 
cromatina) – DNA mais acessível. Promove 
a ligação de reguladores adicionais. 
Recruta a RNA pol para o promotor e libera 
a RNA pol para iniciar a transcrição. 
Já os silenciadores diminuem a taxa de 
transcrição, onde regiões do DNA são 
reconhecidas por proteínas repressoras, 
levando a inibição de ativadores. 
 
São divididos em dois grupos: 
Fatores de transcrição basais ou gerais: 
 Necessários para transcrição de todos 
os genes; 
 Necessários para que a RNA 
polimerase se ligue ao DNA. 
Fatores de transcrição especiais ou 
específicos: 
 Induzíveis por calor, hormônios, 
estresse oxidativo; 
 Se ligam nas sequencias dos 
acentuadores. 
 
RNA não codificadores curtos podem 
regular a expressão de genes eucarióticos 
por interação com os RNA mensageiros 
produzidos por esses genes – Interferência 
por RNA (RNAi). Os tipos de RNAi são: 
 siRNA: cliva mRNA virais; 
 miRNA: participa na regulação de 
proteínas intercelulares. 
OBS: MicroRNAs (miRNAs) são pequenos 
RNAs não-codantes, conservados ao longo 
da evolução, capazes de regular a 
expressão gênica através da degradação 
ou repressão da tradução de moléculas-
alvo de RNA mensageiro. 
Por que estudar os miRNA? 
 Papel completo desempenhado por 
cada sequência ainda não 
determinada; 
 Correlacionar perfis de expressão de 
miRNA com: fenótipos biológicos, 
proteína e níveis de expressão gênica; 
 Descobrir sequencias de miRNA que 
regulam genes envolvidos no processo 
biológico de interesse; 
 Caracterização de células-tronco; 
 Biomarcadores de doenças; 
 Estratégias terapêuticas. 
 
 
 
Leonardo Vinícius Ribeiro Moreira 
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O aumento da temperatura eleva a síntese 
de proteínas para controlar o meio interno, 
isso se dá através de transcrições 
reguladas. 
As HSP (heat shock protein), ou proteínas 
de choque térmico, são expressas em 
condições de estresse, como calor, 
inflamação, hipóxia, etc.). 
Alguns genes apresentam HSE (elementos 
de resposta ao choque térmico). 
 
As chaperonas regulam vários processos, 
como: 
 Facilita o enovelamento de proteínas; 
 Previnem a agregação de proteínas; 
 Autofagia; 
 Fusão de vesículas; 
 Transdução de sinal; 
 Apoptose; 
 Degradação proteossoma; 
Como exemplo de vitaminas que induzem 
a transcrição, tem-se os retinoides, que 
atravessam a membrana plasmática e 
interagem com proteínas citoplasmáticas 
ou nucleares, através de receptores do 
ácido retinoico (RARs) ou retinoides. 
Retinoides (isotretinoína, adapaleno e 
tazaroteno) tem como alvo os RARs e 
afetam a diferenciação celular e a 
proliferação. Usados para tratar acne, 
psoríase e fotoenvelhecimento 
Retinoides (bexaroteno e alitretinoína) tem 
como alvo os RXRs que induzem apoptose. 
São usados para tratar micoses fúngicas e 
sarcoma de Kaposi. 
Hormônios esteroides (derivados do 
colesterol) – atravessam a membrana 
celular facilmente, como estrogênio e 
progesterona; testosterona; 
glicocorticoides (cortisol) e dentro da 
célula, esses hormônios interagem com 
proteínas citoplasmáticas ou nucleares. 
Como exemplo, tem-se o papel do cortisol 
no jejum ou estresse, onde as suprarrenais 
liberam o cortisol – estimulam o fígado a 
aumentar glicose, principalmente, 
aumento da tirosina-aminotransferase que 
ajuda a converter tirosina em glicose. 
Hormônios peptídicos são grandes e 
possuem dificuldades de atravessar a 
membrana plasmática, como insulina, 
prolactina, etc. Esses hormônios ligam-se 
então a proteínas na membrana que 
induzem um sinal intracelular que influencia 
na expressão genica, pela expressão de 
HRE (elemento de resposta hormonal).