AULA_5__TRANSCRIÇÃO DIFERENCIAL DE GENES

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Prof. Luiz Paulo Andrioli
Escola de Artes, Ciências 
e Humanidades da USP
lpma@usp.br
Biologia do Desenvolvimento: ACH4067
AULA_5_TRANSCRIÇÃO DIFERENCIAL 
DE GENES
Exemplo de um gene humano codificador para 
proteína e sua localização no cromossomo
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ESTRUTURA FÍSICA DO GENE
EUCARIOTO
ESTRUTURA FÍSICA do GENE
Gene tem duas regiões principais:
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Na região reguladora, se destaca a região promotora, que está 
próxima da região onde o transcrito começa a ser feito.
reguladora codificadora
promotora
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REGIÃO PROMOTORA
Isso porque na região promotora, a RNA polimerase reconhece uma 
sequência de DNA onde se liga e inicia a transcrição, algumas dezenas 
de nucleotídeos adiante.
reguladora codificadora
RNA polimerase
promotora
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REGIÃO PROMOTORA
Os genes codificadores de proteínas, dentre eles os genes regulados;
São transcritos pela RNA polimerase II; 
Que embora seja formada por ao menos 12 subunidades;
 
Ainda depende dos fatores gerais ou basais da transcrição;
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REGIÃO PROMOTORA
Os fatores gerais ou basais da transcrição;
TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIG, TFIIH, TFIIJ; 
São sucessivamente recrutados na região promotora; 
Cada um deles com uma função particular; 
Por exemplo, responsáveis pelo reconhecimento e 
ligação na região promotora, recrutamento da RNA 
polimerase II e separação local das fitas de DNA;
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REGIÃO PROMOTORA
O assentamento dos fatores gerais 
ou basais da transcrição com a RNA 
polimerase II;
Forma o Complexo de Pré-início de 
Transcrição (PIC); 
Que necessariamente é montado 
para iniciar a transcrição de qualquer 
gene pela RNA polimerase II. 
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REGIÃO PROMOTORA
PERGUNTA
Se a RNA-polimerase II atua na transcrição de 
todos os genes codificadores de proteínas, 
como é possível a transcrição diferencial dos 
GENES REGULADOS? 
Necessidade de algo mais para 
modular a atividade gênica
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A parte reguladora do gene não se restringe a região promotora;
Existem outras regiões do gene responsáveis pela regulação diferencial 
da sua transcrição; 
Essas regiões são conhecidas pelo nome de enhancers (realçadores ou 
módulos reguladores);
MÓDULO REGULADOR
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Nos módulos reguladores ou enhancers;
Se ligam as proteínas denominadas Fatores da Transcrição, que 
conferem a regulação necessária para a expressão dos genes 
regulados;
MÓDULO REGULADOR
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São os fatores de transcrição ligados nos módulos 
reguladores;
Atuando nos fatores basais da transcrição e na própria 
RNA polimerase no PIC; 
Que efetivamente definem quando, onde e quanto de 
um gene vai ser expresso!
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Os módulos reguladores podem distar de dezenas de nucleotídeos até 
centenas ou mesmo milhares de nucleotídeos de distância do 
promotor;
Além disso, é comum existirem vários módulos reguladores para cada 
gene eucarioto.
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MÓDULO REGULADOR
Cada módulo é formado por uma sequência entre 100 a 1000 (ou mais) 
pares de nucleotídeos.
codificadorareguladora
p
ro
m
o
to
ra
enhancers (módulos)
...AGTCTTACGTACGACCTGTACGTAATCC...
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MÓDULO REGULADOR
Em cada módulo, existem sequências formadas entre 6 a 12 
nucleotídeos, os sítios de ligação; 
MÓDULO
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MÓDULO REGULADOR
que são reconhecidos de forma muito específica por proteínas do tipo 
fator de transcrição.
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MÓDULO REGULADOR
MÓDULO
Na verdade, vários fatores de transcrição diferentes se ligam 
em um ou mais locais de um módulo regulador.
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MÓDULO REGULADOR
MÓDULO
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FATOR de TRANSCRIÇÃO
Fator de transcrição é uma proteína 
reguladora (do ferramental do 
desenvolvimento);
A função dela é reconhecer 
sequências específicas do DNA;
Presentes nos módulos reguladores 
dos genes. 
Cada fator de transcrição possui 
uma região na proteína;
O domínio de ligação;
Que é a região da proteína 
responsável pelo reconhecimento 
e ligação em sequência específica 
de nucleotídeos. 
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FATOR de TRANSCRIÇÃO
Existem diferentes tipos de fatores 
de transcrição;
Que possuem diferentes domínios 
de ligação ao DNA;
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FATORES de TRANSCRIÇÃO
Fatores de transcrição que se 
ligam de forma semelhante ao 
DNA;
Por possuírem o mesmo tipo 
domínio de ligação;
Constituem famílias gênicas.
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FATORES de TRANSCRIÇÃO
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Fatores de transcrição de uma 
mesma família;
Reconhecem sequências de DNA 
similares;
Em geral, variações de um consenso. 
FATORES de TRANSCRIÇÃO
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Outras regiões dos fatores de transcrição;
Reconhecem sequências de aminoácidos de outras 
proteínas;
E servem para interação entre proteínas. 
FATORES de TRANSCRIÇÃO
O balanço da atividade dos fatores de transcrição ligados no módulo 
determinará se ocorrerá ou não a transcrição do gene nesse momento.
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MÓDULO REGULADOR
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MÓDULO REGULADOR
Cada módulo responde pela expressão do gene em um tipo de tecido (ou célula), 
em algum momento do desenvolvimento;
Enquanto um módulo responde pela transcrição, os outros estão silenciados em 
um determinado tipo celular;
Ou pela presença de repressores da transcrição, ou mais comumente, pela 
compactação da cromatina....
A interação dos módulos reguladores distantes do promotor são 
possíveis com a formação de alças no DNA que aproximam regiões 
distantes. 
MÓDULO REGULADOR
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A aproximação entre módulo regulador e região promotora é mediada 
por proteínas estruturais e proteínas mediadoras.
MÓDULO REGULADOR
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A atuação dos fatores de transcrição são ainda influenciadas por co-reguladores e 
proteínas remodeladoras da cromatina, como Saga. 
MÓDULO REGULADOR
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•Um exemplo...
TRANSCRIÇÃO DIFERENCIAL 
DE GENES NO 
DESENVOLVIMENTO
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•OLHO
https://eyewiki.aao.org/Embryology_of_the_Eye_and_Ocular_Adnexa
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• INÍCIO DA FORMAÇÃO DO OLHO
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• FORMAÇÃO DA LENTE (CRISTALINO)
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• O gene Pax6 possui 
módulos reguladores 
que controlam sua 
expressão diferencial.
• ESTRUTURA DO GENE PARA O 
FATOR DE TRANSCRIÇÃO PAX6
ENHANCERS = MÓDULOS REGULADORES
EXPRESSÃO NO PÂNCREAS E NAS LENTES/CÓRNEA E RETINA
DETECÇÃO DO RNAm DE PAX6
AMARELO
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• EXPRESSÃO DIFERENCIAL DE PAX6
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• EXPRESSÃO PAX6 NA CÓRNEA
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• EXPRESSÃO PAX 6 e SOX 2/3 e 
ATIVAÇÃO do GENE 
CRISTALINO nas LENTES
• EXPRESSÃO DO CRISTALINO
Então, a transcrição é uma forma 
de controlar a expressão 
diferencial de genes
PROTEÍNAS SÃO GERADAS A PARTIR DA
 TRANSCRIÇÃO DIFERENCIAL DE GENES
Mas será a única forma?
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	Slide 3: ESTRUTURA FÍSICA do GENE
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