Aula 7 - Regulação gênica em eucariotos

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REGULAÇÃO GÊNICA EM 
EUCARIOTOS
AULA 7 – BIOLOGIA MOLECULAR
INTRODUÇÃO
 Cada célula ao se diferenciar é programada para expressar 
apenas algumas proteínas
 Para isso alguns genes devem estar ativos e outros 
inativos
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA
 Este coordenado processo de “ligar” e “desligar” 
genes é conhecido como regulação da expressão 
gênica
 A regulação pode ocorrer em vários níveis
 Transcrição (principal)
 Pós-transcrição
 Tradução
 Pós-tradução 
CONTROLE DA EXPRESSÃO
Existem dois mecanismos de regulação gênica
Regulação positiva
Requer fatores para ativar a transcrição
CONTROLE DA EXPRESSÃO
Regulação negativa
Requer fatores para inativar um repressor que está bloqueando a transcrição
REGULAÇÃO TRANSCRICIONAL
 As proteínas envolvidas na iniciação da transcrição de 
um gene são chamadas de fatores de transcrição 
(TFs)
 Os TFs podem fazer vários tipos de interações:
 Reconhecem sítios específicos do DNA
 Podem se ligar a outros fatores de transcrição
 Podem se ligar à RNA polimerase
PROMOTORES
 Os promotores são locais no DNA onde se ligam 
os fatores de transcrição
 Os promotores geralmente situam-se à montante 
(“antes”) do ponto de iniciação
 A RNA pol III tem promotores a jusante (“depois”)
 Eucariotos têm promotores mais elaborados do que procariotos 
PROMOTORES
 Cada promotor é composto por um conjunto de 
seqüências que são reconhecidas por vários TFs
 Estas sequências possuem posições conservadas
 Existem elementos comuns à maioria dos genes e elementos 
específicos para cada gene
 A combinação de fatores transcrição é uma das formas de 
modular a expressão gênica
 A maioria destes elementos situa-se a 200pb do ponto de iniciação 
da transcrição
PROMOTORES
Organização da região promotora
COMPLEXO BASAL
 Compreende o número mínimo (basal) de TFs
que é necessário para que a RNA polimerase se 
ligue e inicie a transcrição
 Este conjunto de fatores são chamados fatores basais de 
transcrição
 Estes fatores associados à RNA polimerase formam o 
complexo basal de transcrição
 As seqüências de DNA nas quais os fatores basais se ligam 
formam o promotor cerne
RNAS POLIMERASES
 Os eucariotos tem três tipos de RNA polimerases
 RNA pol I: produzem rRNA
 RNA pol II: produzem mRNA
 RNA pol III: produzem tRNA e snRNA
 Os complexos basais das RNAs pol I e III são mais 
simples
 O controle da transcrição de tRNAs e rRNAs é mais simples e uniforme
 O controle da transcrição de mRNAs é mais elaborado 
 Cada gene pode apresentar combinações de elementos basais e elementos 
adicionais
 Cada combinação determina uma taxa de transcrição
RNA POLIMERASE I
 Os genes de RNAr estão dispostos em famílias gênicas 
(cada família é regulada por um único promotor)
 O promotor tem dois componentes:
I. Promotor cerne
 Localizado de - 45 a +20
 Região de ligação dos fatores basais
II. Elemento UPE
 Posicionada de - 180 a - 107
 Sítio de ligação do fator UBF
 UBF interage com os fatores basais aumentando a taxa de transcrição 
RNA POLIMERASE I
Região promotora da família de genes de 
rRNA
Ligação dos fatores basais
Ligação da RNA pol I
RNA POLIMERASE III
 A RNA polimerase III é responsável pela síntese de três 
tipos diferentes de RNAs
 RNA ribossômico 5S
 RNA transportador
 RNA nuclear pequeno 
 Para cada tipo de RNA, a regulação é diferente
 5S rRNA e tRNA: promotor interno
 snRNA: promotor à montante
RNA POLIMERASE III
Regulação dos genes transcritos pela RNA 
pol III
Nos genes de RNA nuclear pequeno o promotor está à 
montante
RNA POLIMERASE III
Regulação dos genes transcritos pela RNA 
pol III
Nos genes de RNA ribossômico 5S , existem promotores 
internos adicionais que estão no meio do gene
RNA POLIMERASE III
Regulação dos genes transcritos pela RNA 
pol III
Nos genes de RNA transportador, promotores internos também 
estão presentes
RNA POLIMERASE II
 A RNA polimerase II necessita de fatores adicionais 
para atingir níveis adequados de transcrição
 O complexo basal de transcrição garante apenas uma baixa 
taxa de transcrição (ligam-se no promotor cerne)
 Elementos protéicos chamados ativadores devem se ligar ao 
complexo 
 Os promotores dos genes são uma combinação de sítios de 
ligação para vários tipos de fatores de transcrição
O PROMOTOR CERNE
O promotor cerne contém seqüências que 
são sítios de ligação dos fatores basais de 
transcrição
PRINCIPAIS ELEMENTOS REGULADORES
Elementos proximais
Os principais são o CAAT box, o GC box e octâmero
A expressão do gene varia de acordo com a combinação destes 
elementos
INTENSIFICADORES
Intensificadores 
 São sítios nos quais se ligam fatores que estimulam a 
iniciação 
 Também chamados de acentuadores (enhancers)
 Não compõem o complexo basal
 Podem estar localizados à milhares de bases do promotor
INTENSIFICADORES
 Os intensificadores influenciam o promotor mais 
próximo
 Eles tem ação bidirecional (atuam à montante e à jusante)
 A presença de um intensificador pode aumentar a taxa basal em 200 
vezes
 Podem ter sítios para os mesmos fatores que se ligam ao promotor 
e seqüências proximais
 Os componentes dos acentuadores se associam para formar um 
complexo co-ativador
INTENSIFICADORES
ELEMENTOS INSULADORES
 A atividade de um intensificador pode ser limitada por 
um elemento insulador
 Esse elemento impede a ação do ativador, que está ligado ao 
intensificador próximo, sobre o promotor adjacente
 Isto impede que um intensificador ative genes de maneira 
generalizada 
ELEMENTOS INSULADORES
METILAÇÃO DO DNA
 A metilação do DNA está associada ao bloqueio da 
transcrição
 A metilação do promotor impede a transcrição
 A metilação do DNA está associada a metilação das histonas gerando 
modificações da organização dos nucleossomos
 Este evento é reversível em alguns casos
 A metilação pode ser tecido específica (genes submetilados)
 A metilação ocorre preferencialmente em regiões ricas 
em CG (ilhas de CpG)
 Genoma humano tem mais de 29 mil ilhas de CpG identificadas
METILAÇÃO DO DNA
IMPRESSÃO GENÔMICA
 A metilação do DNA gera um fenômeno chamado 
impressão genômica (imprinting)
 A metilação do DNA pode ocorrer diferencialmente em espermatozóides 
e ovócitos
 Isto resulta em cromossomos homológos com perfis de expressão gênica 
diferentes
REMODELAGEM DA CROMATINA
 A expressão gênica pode ser 
regulada em nível de remodelagem 
de cromatina
 As histonas podem ser 
modificadas alterando o nível de 
compactação do DNA 
REMODELAGEM DA CROMATINA