Fundamentos da Biologia Celular - Alberts et al - 2017 - 4 Edicao-293

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266 Fundamentos da Biologia Celular
Uma simples bactéria produz centenas de diferentes reguladores da transcrição, 
sendo que cada um deles reconhece uma sequência de DNA diferente e assim 
regula um conjunto distinto de genes. Os seres humanos produzem muito mais 
– vários milhares –, indicando a importância e complexidade dessa forma de re-
gulação gênica no desenvolvimento e função de organismos complexos.
As proteínas que reconhecem uma sequência nucleotídica específica o fa-
zem porque a superfície da proteína se combina com alta afinidade com as ca-
racterísticas de superfície da dupla-hélice de DNA naquela região. Como essas 
características da superfície irão variar, dependendo da sequência de nucleotí-
deos, diferentes proteínas de ligação ao DNA irão reconhecer diferentes sequên-
cias de nucleotídeos. Em muitos casos, a proteína se insere no sulco maior da 
dupla-hélice do DNA e forma uma série de contatos moleculares com os pares de 
nucleotídeos nesse sulco (Figura 8-4). Embora cada contato individual seja fraco, 
os 10 a 20 contatos que costumam ser formados em uma interface proteína-DNA 
se combinam para garantir que a interação seja tanto altamente específica quan-
to de alta afinidade. De fato, as interações proteína-DNA estão entre as intera-
ções moleculares mais específicas e de maior afinidade conhecidas na biologia.
Muitos reguladores da transcrição ligam-se à hélice de DNA como dímeros 
(Figura 8-5). Tal dimerização duplica aproximadamente a área de contato com o 
DNA, aumentando, assim, a força e a especificidade da interação proteína-DNA.
Os comutadores transcricionais permitem que as 
células respondam a modificações do ambiente
Os exemplos mais simples e mais bem entendidos de regulação gênica ocorrem em 
bactérias e nos vírus que as infectam. O genoma da bactéria E. coli consiste em uma 
única molécula circular de DNA de aproximadamente 4,6 × 106 pares de nucleotí-
N
N
N
NH
H
NO
HN
N
O
H
CH3
T A
H H
N
H
O
C
CH2
H
Regulador da transcrição
Asparagina
Sulco menor
do DNA 
Sulco maior
do DNA 
Par de
bases Cadeia principal
açúcar-fosfato
2
2
3
3
1
1
(A) (B) (C)
Ser
Arg
Asn
Arg
Sulco
maior
Sulco
menor
Figura 8-4 Um regulador da transcrição interage com o sulco maior da dupla-hélice do DNA. (A) Este regulador reco-
nhece o DNA por meio de três α-hélices, representadas como cilindros numerados, as quais permitem que a proteína se encai-
xe no sulco maior e forme associações com um curto segmento de pares de bases do DNA. Esse motivo estrutural particular, 
chamado de homeodomínio, é encontrado em várias proteínas de ligação ao DNA de muitos eucariotos (Animação 8.1). 
(B) A maioria dos contatos com as bases do DNA é feita pela α-hélice 3 (vermelho), que é mostrada aqui em vista axial. A pro-
teína interage com as extremidades dos nucleotídeos, sem romper as ligações de hidrogênio que mantêm os pares de bases 
unidos. (C) Um resíduo de asparagina da α-hélice 3 forma duas ligações de hidrogênio com a adenina em um par de bases 
A-T. A dupla-hélice do DNA está representada em vista axial, e o contato da proteína com o par de bases A-T se dá a partir do 
sulco maior. Para simplificar, apenas um contato aminoácido-base é mostrado; na realidade, os reguladores da transcrição for-
mam ligações de hidrogênio (como mostrado aqui), ligações iônicas e interações hidrofóbicas com bases individuais no sulco 
maior. Normalmente, a interface proteína-DNA deve consistir em 10 a 20 de tais contatos, cada um envolvendo um aminoáci-
do diferente e contribuindo para a força total da interação proteína-DNA.
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