Expressão e Regulação Gênica de Eucariontes

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FACULDADE SETE DE SETEMBRO – FASETE 
Credenciada pela Portaria/MEC nº 206/2002 – D.O.U. 29/01/2002 
ORGANIZAÇÃO SETE DE SETEMBRO DE CULTURA E ENSINO LTDA 
CNPJ: 03.866.544/0001-29 e Inscrição Municipal nº 005.312-3 
Departamento de graduação – Bacharelado em Biomedicina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXPRESSÃO E REGULAÇÃO GÊNICA DE EUCARIONTES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Paulo Afonso/BA 
Abril/2016 
 
 
 
Joseilton Dantas Gonçalves Filho 
Maria Icardenhia Santos Vieira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXPRESSÃO E REGULAÇÃO GÊNICA DE EUCARIONTES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado à disciplina de 
Genética Humana como critério de 
avaliação da primeira etapa do III 
período de Graduação de 
Biomedicina da Faculdade Sete de 
Setembro (FASETE). Orientado pela 
professora D.Sc. Kátia C.S. Félix. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Paulo Afonso/BA 
Abril/2016 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................ 4 
 
2. MECANISMO DE AÇÃO DA SÍNTESE PROTEICA ................................... 5 
2.1. TRANSCRIÇÃO DE DNA CONTROLADA ............................................... 6 
2.2. RECOMPOSIÇÃO ALTERNATIVA DE RNA ............................................ 6 
2.3. CONTROLE CITOPLASMÁTICO DA ESTABILIDADE DO RNA 
MENSAGEIRO ................................................................................................... 7 
2.4. INDUÇÃO DA ATIVIDADE DE TRANSCRIÇÃO POR FATORES 
AMBIENTAIS E BIOLÓGICOS ........................................................................... 7 
2.5. MOLÉCULAS SINALIZADORAS GENES QUE RESPONDEM 
HORMÔNIOS ..................................................................................................... 7 
2.6. CONTROLE MOLECULAR DA TRANSCRIÇÃO EM EUCARIOTOS ...... 8 
2.6.1. Sequência de DNA implicadas no controle da transcrição ............. 8 
2.6.2. Proteínas implicadas no controle da transcrição/ fatores de 
transcrição ........................................................................................................ 8 
2.6.3. Regulação pós-transcricional da expressão gênica por 
interferência por RNA ...................................................................................... 9 
2.6.4. Via de RNAi .......................................................................................... 9 
2.6.5. Expressão gênica e organização da cromatina ................................ 9 
2.6.6. Eucromatina e heterocromatina ...................................................... 10 
2.6.7. Organização molecular do DNA transcricionalmente ativo .......... 10 
2.6.8. Metilação de DNA .............................................................................. 10 
2.6.9. Imprinting ........................................................................................... 11 
 
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................... 12 
 
4. REFERÊNCIA ........................................................................................... 13 
 
 
 
4 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
De acordo com o contexto histórico a regulação genica originou-se a partir 
de um mecanismo de modificação da proteína do parasita tripanossomo 
através do mecanismo de defesa do sistema imunitário. Onde a regulação da 
expressão genica em eucariontes é desencadeada a partir da capacidade do 
tripanossomo modificar a proteína que reveste a sua superfície. (SNUSTAD, 
2013). 
Segundo MARTINS, FILHO; 2010 a expressão gênica pode ser descrita 
como o conjunto de processos que ocorrem para que um organismo, tecido ou 
célula inicie, aumente, diminua ou cesse a produção de produtos finais de seus 
genes, proteínas e/ou RNAs. 
Os seres procariotos e eucariotos também passam pelo processo de 
transcrição de DNA em RNA, logo após a tradução desses RNA é sintetizado a 
proteína composta de polipeptídios. A tradução desta proteína ocorre no 
sentido de 5’ - 3’, onde a sua alteração ocorre pela perda de íntrons não 
codificado. Pois estes íntrons são produzidos a partir de enzimas catalisadoras 
transcritas em eucariotos. (SNUSTAD, 2013). 
Assim, a expressão gênica é mais complexa em eucariotos por possuir 
uma membrana que é subdividida em organelas. Sendo que a célula do 
eucarioto é separada por núcleo onde é armazenado o material genético, as 
outras organelas presentes seriam a mitocôndria e cloroplastos que obtém 
energia assim como o retículo que transporta o material para dentro da célula. 
Este processo de divisão das células eucariótica é chamado de expressão 
gênica, ocorrendo o processo de transcrição no núcleo de DNA em RNA, 
sendo que o RNA modifica-se ainda dentro do núcleo, fazendo a remoção dos 
íntrons, sendo que o RNAm transporta o material para o citoplasma, onde se 
associa com o ribossomo, após ocorre essa associação esse RNAm torna-se 
um polipeptídio. 
 
 
 
 
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2. MECANISMO DE AÇÃO DA SÍNTESE PROTEICA 
 
Foi descrito em 1958 por Francis Crick na tentativa de relacionar o DNA, o 
RNA e as proteínas. O DNA pode replicar-se e dar origem a novas moléculas 
de DNA, pode ainda ser transcrito em RNA, e este por sua vez traduz o código 
genético em proteínas. 
 
Figura 1. Dois esquemas representando as principais ideias 
propostas pelo Dogma Central da Biologia Molecular. No 
Esquema A aparece o modelo possível de transferência do 
código genético, enquanto em B está retratado o modelo 
comprovado experimentalmente e que até hoje é aceito. Figura 
extraída e modificada do artigo publicado por Crick em 1958. 
(“Central Dogma of Molecular Biology”, Nature, 227: 561–563/ 
http://www.nature.com/nature/journal/v227/n5258/ 
pdf/227561a0.pdf). 
 
O processo de tradução das informações genéticas armazenada na 
sequencia nucleotídica de um RNAm, segundo as especificações do código 
genético, na sequência de aminoácidos do produto gênico polipeptídico é 
complexa e exige as funções de uma grande quantidade de macromoléculas. 
Essas incluem mais de 50 polipeptídios e três a cinco moléculas de RNA em 
cada ribossomos a composição exata varia de acordo com a espécie, no 
mínimo 20 enzimas ativadoras de aminoácidos, 40 a 60 diferentes moléculas 
6 
 
de Rinat e muitas proteínas solúveis que participam da iniciação, do 
alongamento e da fiscalização da cadeia polipeptídica (SNUSTAD,2013). 
De modo que a síntese de proteínas consiste em unir aminoácidos de 
acordo com a sequência de códons de um RNA mensageiro. Tendo em vista 
que essa sequência é determinada pelas bases do DNA que serviu de molde 
para este RNA mensageiro, a síntese de proteínas representa a “tradução” da 
informação do gene (GO Fontes, 2013). 
 
2.1. TRANSCRIÇÃO DE DNA CONTROLADA 
 
Em procariotos a expressão genica ocorre através da transcrição do DNA 
em RNA, quando não ocorre a transcrição o gene não é expresso, sendo assim 
os eucariotos precisam de um sinalizador interno para controlar a transcrição 
do DNA, para que ocorra o processo de transcrição são necessárias que os 
reguladores positivos quanto negativos se liguem as regiões específicas do 
DNA, tornando-se uma proteína de transcrição. 
Na regulação transcricional eucariótica é medida por interações de 
proteína-DNA. Essas proteínas reguladoras positivas e negativas ligam-se a 
regiões especificas do DNA e estimulam ou inibem a transcrição (SNUSTAD; 
SIMMONS, 2013). 
 
2.2. RECOMPOSIÇÃO ALTERNATIVA DE RNA 
 
A maioria dos genes eucarióticos contém sequência não codificadora 
denominada íntrons, que separam as sequencias codificadoras ou éxons. Os 
íntrons sãoexcisados transcritos de RNA antes do transporte para o citoplasma 
(SNUSTAD; SIMMONS, 2013). 
Os genes eucarióticos possuem íntrons, onde serão removidos na 
transcrição de RNA, na codificação genica, sendo assim permanecendo os 
éxons e os íntrons serão eliminados, sendo que um gene pode codificar outros 
polipeptídios, sendo assim chamado de recomposição alternativa. 
 
7 
 
2.3. CONTROLE CITOPLASMÁTICO DA ESTABILIDADE DO RNA 
MENSAGEIRO 
 
O RNA mensageiro ele é responsável pela transferência de informações 
do núcleo para o citoplasma, até o local da síntese proteica, sendo que quando 
localizado no RNA pode ser traduzido em ribossomos, podendo ocorre à 
degradação do RNA. Durante a síntese de mRNA, ocorre uma separação 
temporária dos filamentos de um segmento de DNA (Artigo por Colunista 
Portal; 2013). 
Novo estudo diz que a instabilidade do RNAm é a tradução em 
polipeptídios, onde são reguladoras de pequenas moléculas de RNA não 
codificada, sendo assim chamado de RNA de interferência, ou seja, é um tipo 
de mecanismo que determina o fim da vida útil do RNA, para que produza 
proteína além do necessário. A interferência por RNA (RNAi) é um mecanismo 
celular responsável pelo silenciamento gênico pós-transcricional (post 
transcription gene silencing - PTGS) atuando sobre o RNA mensageiro 
(PETERSEN CP, DOENCH JG, 2010) 
 
2.4. INDUÇÃO DA ATIVIDADE DE TRANSCRIÇÃO POR FATORES 
AMBIENTAIS E BIOLÓGICOS 
 
A temperatura elevada ocorre no meio interno da proteína podendo 
estabilizar seu meio, essa proteína tanto pode ser encontrada em procariotos e 
em eucariotos, sendo assim, a regulação termina ocorre na transcrição. A 
expressão gênica eucariótica pode ser induzida por fatores ambientais como 
calor e por moléculas sinalizadoras como hormônios e fatores de crescimento. 
(SNUSTAD; SIMMONS, 2013). 
 
2.5. MOLÉCULAS SINALIZADORAS GENES QUE RESPONDEM 
HORMÔNIOS 
 
O hormônio é um tipo de secreção que circula pelo corpo em eucariotos 
multicelulares, sendo assim seu contato com as células-alvo da origem a 
8 
 
expressão de determinado gene, nos animais é divido em duas classes, sendo 
os hormônios esteroides peptídicos. 
 O hormônio esteroide é derivado do colesterol, por possuir moléculas 
lipossolúveis, já os hormônios peptídicos sua molécula não codifica os genes, 
sua molécula é grande passando na membrana celular, sendo ativado um sinal 
chamado de proteína receptora de ligação. A expressão gênica eucariótica 
pode ser induzida por fatores ambientais como calor e por sinalizadores como 
hormônio e fatores de crescimento (SNUSTAD; SIMMONS, 2013). 
 
2.6. CONTROLE MOLECULAR DA TRANSCRIÇÃO EM EUCARIOTOS 
 
2.6.1. Sequência de DNA implicadas no controle da transcrição 
A transcrição é o processo de iniciação no promotor de um gene, sendo 
assim a sequência mínima é necessária para que haja a transcrição de forma 
correta. Cada proteína se liga a uma sequência de promotor, ocorrendo o 
processo de RNA polimerase na fita molde do DNA, ou seja, a fita contínua. A 
transcrição de genes eucarióticos é regulada por interações entre a proteína e 
sequência de DNA localizados dentro ou perto dos genes. (SNUSTAD; 
SIMMONS, 2013). 
2.6.2. Proteínas implicadas no controle da transcrição/ fatores de 
transcrição 
As proteínas eucarióticas estimulando o processo de transcrição, onde 
essa proteína possui um domínio químico, ativando o processo de ligação de 
DNA e ativação de transcrição, essa ativação faz com que a DNA polimerase 
inicie o processo de transcrição. 
Existem cinco fatores de transcrição sendo eles: dedo de zinco ocorre 
porque sua alça de peptídeo é curta, ocorrendo a formação de duas cisteínas 
se ligando a um íon de zinco, hélice-volta-hélice, são aminoácidos separados 
por curvas, zíper leucina, pois um trecho do aminoácido possui leucina, hélice-
alça-hélice que é um trecho do aminoácido formado por alça não helicoidal, 
sendo assim o último fator seria de transcrição dimerização como o zíper de 
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leucina ou hélice-alça-hélice, como princípio há a combinação dos polipeptídios 
semelhantes. 
 
2.6.3. Regulação pós-transcricional da expressão gênica por 
interferência por RNA 
A regulação transcricional possui um papel importante na expressão 
gênica em eucariotos, pois é identificado como pequenos RNA não codificados, 
ocorrendo a interferência durante o emparelhamento das bases, principalmente 
em moléculas de RNAm. 
 
2.6.4. Via de RNAi 
O processo de RNA ocorre através de pequenas molécula não 
codificadas, também chamadas de RNA de interferência curta (siRNA), ou 
microRNA (miRNA),em caso de moléculas maiores de RNA, ocorre uma ação 
enzimática de proteínas que são endonuclease específica para RNA 
biliarmente. RNA não codificadores curtos podem regular a expressão de 
genes eucarióticos por interação com os RNA mensageiros produzidos pelos 
genes. (SNUSTAD; SIMMONS, 2013). 
 
2.6.5. Expressão gênica e organização da cromatina 
A cromatina é constituída por DNA e proteína, sendo assim um complexo 
de DNA e RNA localizado no interior do núcleo da célula eucariótica. A 
alteração da compactação da cromatina resulta em um efeito importante na 
estrutura dos cromossomos interfásicos. Nesses cromossomos, a cromatina 
não está uniformemente compactada e encontra-se, desse modo, na forma 
condensada e na forma mais estendida. A forma mais altamente condensada 
da cromatina interfásica é denominada heterocromatina e é caracterizada pelo 
DNA que está permanentemente nessa compactação não conter genes. 
(ALBERTS, B. et al, 2011). 
 
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2.6.6. Eucromatina e heterocromatina 
A eucromatina é uma parte do cromossomo sendo que permanece 
condensado exceto na divisão celular, sua coloração é fraca, já a 
heterocromatina também é uma porção do cromossomo sendo que sua 
coloração é forte, ocorre a condensação dos cromossomos, exceto na divisão 
celular. Vários aspectos da organização da cromatina influenciam a transcrição 
de genes. (SNUSTAD; SIMMONS, 2013). 
 
2.6.7. Organização molecular do DNA transcricionalmente ativo 
Durante o processo de desenvolvimento humano, o embrião produz 
ligeiramente uma hemoglobina, sendo que possui a necessidade de carregar 
oxigênio para sistema circulatório, assim como a LCR é um agrupamento de 
genes B-globina , onde esse gene estimula a transcrição para gene de B-
globina, ou seja, esse processo ocorre a partir da sequencia inserida na LCR. 
Assim, a LCR parece isolar os genes do B-globulina da influencia da cromatina 
ao seu redor (SNUSTAD; SIMMONS, 2013). 
No processo de transcrição de DNA, ocorre uma alteração nos 
nucleossomos, por complexos proteicos, fazendo que haja a RNA polimerase, 
quando ocorre esse processo é chamado de remodelagem da cromatina, 
sendo assim dividida em dois complexos: 
Sendo que seu primeiro complexo ocorre através do processo de 
transferência do grupo acetila para aminoácidos, onde é denominado histonas, 
o outro complexo este relacionado à desorganização de estrutura do 
nucleossomos, próximo ao promotor de um gene. A substituição do 
nucleossomo catalisado pelo complexo SWI/SNF aparentemente possibilita o 
acesso de fatores de transcrição ao DNA (SNUSTAD; SIMMONS, 2013). 
 
2.6.8. Metilação de DNA 
A metilização do DNA é o agrupamento de bases com estrutura metila a 
base citosina(C), a maioria das citosinas metiladas é encontrada nas bases 
com estrutura 5’mCpG 3’ e 3’GpCm 5’, tanto os eucariotos como os procariotos 
podem ser metilados, ou seja, a catalisação dessa enzima. O DNA metilado, 
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quando presente, esta associado à repressão da transcrição (SNUSTAD; 
SIMMONS, 2013).2.6.9. Imprinting 
É um fenômeno genético que é expresso por genes alelos, essa 
metilação ocorre normalmente em mamíferos, insetos e flores, onde esse gene 
é ativado seguindo um padrão paterno ou materno, durante a formação dos 
gametas. A metilação do DNA em mamíferos, também é responsável por casos 
incomuns nos quais a expressão de um gene, é controlada por sua origem 
parietal (SNUSTAD; SIMMONS, 2013). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Portanto a expressão gênica resulta na modificação da proteína, afim de 
uma resposta imunológica, onde acontece através do processo de divisão 
celular, ocorrendo o processo de transcrição do DNA em RNA. 
Sendo assim o gene será codificado, porém a proteína é decodificada, 
grande parte dos genes eucarióticos contém íntrons, que são regiões onde não 
são codificadas e que interrompem a sequência de aminoácidos de um 
polipeptídio. Determinadas proteínas implicam no controle da transcrição, pois 
há fatores de ligação entre um acentuado que faz contato com uma ou mais 
proteínas a uma região promotora, tendo motivos estruturais características 
que resultam na associação de aminoácidos dentro de suas cadeias 
peptídicas. 
 
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4. REFERÊNCIA 
 
ALBERT, B.et, al: FUNDAMENTOS DA BIOLOGIA CELULAR.3 edição. 
Editora Artimed, vol. único, 2011. 
Martins EAC , PR Maciel Filho: MECANISMOS DE EXPRESSÃO GÊNICA EM 
EUCARIOTOS. Revista da Biologia, v. 4, p.18-25, 2010. 
NR França, D Mesquita Júnior, AB Lima: Interferência por RNA: Uma nova 
alternativa para terapia nas doenças reumáticas. Revista Brasileira de 
Reumatologia, v. 50, nº 6, 2010. 
Sahelices, C.C.; Villagrá, M.J.A: PRINCIPIOS DE MECÁNICA CUÁNTICA EN 
LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE ESTRUCTURAS ATÓMICAS EN 
ESTUDIANTES DE QUÍMICA. Experiências em Ensino de Ciências, v. 8, nº 1, 
2013. 
Snustad, Peter; Simmons Michael J.: Fundamentos da Genética. 6ª Edição, 
Editora Guanabara, 2013. 
Portal Educação, Disponível em: < 
http://www.portaleducacao.com.br/biologia/artigos/28344/rna-mensageiro 
>. Acesso em 20 de março de 2016.