Aula4.RegulaçãodaTranscriçãoGênica

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Regulação da 
Transcrição Gênica 
ENFERMAGEM – E2 
Profa. Luciana Resende 
Introdução 
 As propriedades biológicas de cada célula são 
determinadas pelas proteínas ativas expressas nela 
 
 Em cada momento a célula está expressando apenas 
uma pequena quantidade de proteínas codificadas pelo 
seu genoma: 
- Expressar a proteína ou não 
- Em qual nível: alto ou baixo 
 
 
 
REGULAÇÃO GÊNICA: regulação da síntese de um 
transcrito gênico e seu produto proteico 
Introdução 
 REGULAÇÃO GÊNICA 
PROTEÍNAS REGULATÓRIAS 
ATIVAR 
REPRIMIR 
Atuam principalmente na ligação 
da RNA polimerase no promotor 
DNA RNA 
DNA PROTEÍNA 
 Outros níveis da regulação: estabilidade mRNA e 
modificações pós-traducionais 
 
 Bactérias são oportunistas nutricionais: produzem 
nutrientes apenas quando não há disponível no ambiente 
 Ex: Metabolização de açúcares 
- proteínas de superfície capazes de identificar os diferentes 
tipo de açucares (glicose, galactose, lactose, etc) 
– de acordo com a disponibilidade de recursos do ambiente, 
alguns genes são “ligados” e outros “desligados” 
 
 
 
 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
Preferência
por glicose 
Liga genes (cya+ e cap+ → transportar e 
metabolizar) da GLICOSE 
Desliga genes relacionados a outros açúcares 
(inclusive os da LACTOSE) 
 Bactérias são oportunistas nutricionais: produzem 
nutrientes apenas quando não há disponível no ambiente 
 Ex: Metabolização de açúcares 
- proteínas de superfície capazes de identificar os diferentes 
tipo de açucares (glicose, galactose, lactose, etc) 
– de acordo com a disponibilidade de recursos do ambiente, 
alguns genes são “ligados” e outros “desligados” 
 
 
 
 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
Lactose no 
meio (SEM 
GLICOSE) 
Liga genes (transportar e metabolizar) LACTOSE 
Desliga genes relacionados a açúcares 
 Basicamente, as células: 
- São capazes de reconhecer condições ambientais 
podendo ativar ou reprimir a transcrição de genes 
relevantes 
- Devem ser capazes de ligar ou desligar a 
transcrição de cada gene específico ou grupos de 
genes 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
 Estrutura básica e interações possíveis em um gene: 
P O Gene 1 Gene 2 ... 
P: região promotora, onde se liga a RNA polimerase 
O: Sítio de ligação para proteínas regulatórias (ativadores e 
repressores, capazes de reconhecer diferentes condições ambientais) 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
 Operon lac: metabolismo da lactose 
 Operon: segmento de DNA que codifica um RNA 
multigênico + promotor comum + região reguladora 
 Componentes estruturais: 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
P O Z Y A I 
Codifica 
β-Galactosidase: 
Lac = Gal + Gli 
Codifica Permease: transporta 
lactose para dentro da célula 
Codifica 
Transacetilase: não 
participa. 
Transcrição 
 Operon lac: metabolismo da lactose 
 Operon: segmento de DNA que codifica um RNA 
multigênico + promotor comum + região reguladora 
 Componentes regulatórios: 
P O Z Y A I 
Codifica uma 
proteína repressora 
Promotor: sítio 
onde a RNA pol 
se liga 
Operador: sítio onde o 
repressor se liga 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
Transcrição 
 Operon lac: metabolismo da lactose 
 Componentes regulatórios: 
 
 
 
 
 
 
 
 
P O Z Y A I 
Codifica uma 
proteína repressora 
Promotor: sítio 
onde a RNA pol 
se liga 
Operador: sítio onde o 
repressor se liga 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
Transcrição 
Repressor reconhece o DNA e possui 2 sítios: um que se 
liga ao DNA e outro que reconhece a lactose 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
 Operon lac: metabolismo da lactose 
 Lactose ausente → fica sob efeito da regulação negativa 
(repressor ligado ao DNA) 
 Lactose presente → lactose (indutor) se liga ao repressor, 
impedindo sua ligação ao DNA 
Operon DESLIGADO 
Operon LIGADO 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
 Operon lac: metabolismo da lactose 
 O gene I codifica um repressor continuamente. 
 Usando mutações para entender a regulação gênica 
1º) Mutações nos genes Z e Y (Z- e Y-) produzem enzimas 
não funcionais 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
P O+ Z+ Y- I+ 
P O+ Z- Y+ I+ 
P O+ Z- Y- I+ 
 Usando mutações para entender a regulação gênica 
2º) Mutações regulatórias em O e I (O- e I-) promovem a 
expressão CONTÍNUA dos genes Z e Y (MESMO SEM 
LACTOSE!!!) 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
P O- Z+ Y+ I+ 
Não permite que o 
repressor se ligue 
 Usando mutações para entender a regulação gênica 
2º) Mutações regulatórias em O e I (O- e I-) promovem a 
expressão CONTÍNUA dos genes Z e Y (MESMO SEM 
LACTOSE!!!) 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
P O+ Z+ Y+ I- 
Produz 
repressor 
não-funcional 
Treinando um pouco: Considerando a presença da lactose, 
quais genótipos irão produzir β-galactosidase e permease? 
 
1) i+ o+ z+ y+ 
 
 2) i+ o+ z+ y- 
 
3) i- o+ z+ y+ 
 
4) i+ o- z- y+ 
 
 
 
1) Z e Y são produzidos 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
 
 
 
 
4) apenas Y é produzida até 
sem lactose 
 
 
 2) apenas Z é produzida 
 
 
 
3) Z e Y são produzidos até 
sem lactose 
 O sistema lac 
 
 A presença da lactose no meio induz a síntese das enzimas 
relacionadas com seu metabolismo 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
INDUÇÃO ENZIMÁTICA 
 REPRESSÃO ENZIMÁTICA: ocorre geralmente na produção 
de aminoácidos. Quando há o aa disponível no meio, a 
produção das enzimas necessárias para a síntese deste aa é 
impedida pela própria bactéria 
 Ex: síntese de Arginina 
 
 
 
 
 
 
 
 Como forma de regulação, a proteína repressora só liga 
ao operador se há Arginina no meio... 
 Prot repressora + Arg = Ligação ao O, Sistema Desligado 
P O A B C I 
Codifica uma 
proteína 
repressora 
Precursor 1 
ARGININA 
Precursor 2 Precursor 3 
Enzima A Enzima B Enzima C 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
 INIBIÇÃO PELO PRODUTO FINAL: controle da expressão ao 
nível de proteína (feed back). O produto final se liga a uma 
das enzimas envolvidas na via para sua obtenção, 
bloqueando a síntese do produto final. 
P O A B C I 
Codifica uma 
proteína 
repressora 
Precursor 1 
PRODUTO 
FINAL 
Precursor 2 Precursor 3 
Enzima A Enzima B Enzima C 
Regulação gênica: PROCARIOTOS 
 Alguns mecanismos são bem similares ao procariotos (ex: 
proteínas regulatórias que se ligam a seq alvos) 
 
 Diferenças básicas: 
 - possuem mais de um tipo de RNA polimerase (+ 
complexas) 
 - processamento do pré-mRNA 
 - + genes para controlar “no tempo e no espaço” 
 
 Aparelho basal de transcrição: RNA pol. II ligada ao DNA 
produz transcritos em baixos níveis, a menos que fatores 
de transcrição se liguem (transcrição ativada) 
 
Regulação gênica: EUCARIOTOS 
Regulação gênica: EUCARIOTOS 
 Elementos regulatórios de ação CIS (sequências de DNA): 
- Promotor 
- regiões próximas a região promotora (elementos proximais) 
- elementos independentes de distância (acentuadores e 
silenciadores) 
 Elementros de ação TRANS: 
- fatores de transcrição: proteínas que se 
ligam ao DNA para aumentar, diminuir ou 
modular o nível da expressão gênica 
Regulação gênica: EUCARIOTOS 
 Padrão de condensação da cromatina: Eucromatina e 
Heterocromatina IMPORTANTE FORMA DE 
REGULAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 Algumas regiões são compostas por heterocromatina 
constitutiva (centrômeros e telômeros) 
Regulação gênica: EUCARIOTOS 
 Nucleossomo é dinâmico→ 
(eucromatina ↔heterocromatina) 
 
 Alterações nas caudas de histona 
- Hiperacetiladas (gene ativo) 
- Hipoacetiladas (inativo) 
Regulação gênica: EUCARIOTOS