Aula 6 Regulação Gênica

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REGULAÇÃO GÊNICA
Como uma única célula pode dar origem a tipos 
celulares tão distintos?
• Hipótese 1: durante a diferenciação, apenas os genes 
que codificam as proteínas que serão expressos naquele 
tipo celular são mantidos.
• Hipótese 2: todos os genes são mantidos, mas 
somente as proteínas específicas ao tipo celular são 
expressas. 
Em 1965, George Morel estava tentando obter orquídeas livres de vírus, 
e descobriu que pedaços de apenas 1 mm do caule poderiam produzir 
plantas inteiras.
Totipotência
Celular
Em animais, a maioria das células adultas (diferenciadas) perderam
sua capacidade totipotente, entretanto restaram algumas células
indiferenciadas, que ainda mantêm essa característica de
“pluripotência”, as células-tronco.
No embrião, todas as células são indiferenciadas e pluripotentes.
O que essas observações sugerem em relação às
duas hipóteses que nós levantamos inicialmente?
Ø Todas as células de um organismo contêm o mesmo
conteúdo genético. O que muda entre células distintas, ou
entre condições fisiológicas distintas, são os genes que são
expressos.
Ø As células são especializadas em tarefas específicas. As
proteínas produzidas em uma célula neural são diferentes
das produzidas pelo linfócito. Ainda que as células neurais e
linfócitos sejam diferentes na forma e função, carregam os
mesmos genes.
Ø A especialização celular ocorre 
através da regulação gênica 
Mecanismos para a criação de células especializadas
As diferenças que existem entre os diferentes tipos celulares são
produzidas por diferenças na expressão gênica.
Genes A 
Especialização Celular 
Regulação Gênica
Genes B Genes C 
Proteína C Proteína BProteína A 
A expressão de genes/proteínas é controlada em 2 níveis:
Ø Temporal - quando um determinado gene/proteína só é expresso 
em um “tempo” determinado.
Ex: proteínas que só são expressas no embrião, ou durante uma 
determinada fase do ciclo celular.
Ø Espacial - quando a expressão de determinado gene/proteína é 
diferente dependendo do tipo celular.
Ex: proteínas que só são expressas em células nervosas (ex: 
mielina) ou no tecido muscular (ex: myosina)
Existem genes que são expressos:
Duas famílias distintas de genes
Constitutivos Regulados
Todas as células de um organismo 
contêm o mesmo conteúdo genético. 
Genes 
constitutivos
Genes que são 
constantemente 
expressos
Genes 
regulados
Genes cuja 
expressão varia de 
acordo com as 
condições da célula 
Genes Constitutivos: Em todas as células do organismo:
proteínas essenciais para a manutenção da vida,
normalmente envolvida em processos básicos como
replicação e manutenção do material genético.
Genes constitutivos são expressos em vários tecidos para 
assegurar as funções celulares (ALBERTS et al., 2002; 
LEWIN, 2004). 
Genes Regulados ou Induzíveis:
-Genes expressos em alguns tecidos, cuja função esta diretamente relacionada
à função.
- Genes expressos em somente um tecido, de função altamente especializada.
Ex: C-globina é expressa somente em eritrócitos.
- Genes expressos em somente uma célula, e todas as células clonais
descendentes dessa progenitora
Regulação da expressão gênica em bactérias
e em organismos multicelulares
q Nas bactérias o controle da expressão gênica
serve principalmente para permitir que as células
se ajustem às mudanças nutricionais no
ambiente, de forma que o seu crescimento e
divisão sejam otimizados.
q Em organismos multicelulares a expressão
gênica controlada regula um programa
genético fundamental para o
desenvolvimento embrionário e a
diferenciação.
Como uma célula pode controlar as proteínas
que ela faz?
q Controlando quando e como um determinado gene é transcrito;
q Controlando como um transcrito primário de RNA sofre o “splicing” ou é 
processado;
q Selecionando quais mRNAs são traduzidos;
q Ativando ou inativando seletivamente as proteínas depois da sua
síntese.
q Gene: toda a sequência de ácido nucléico que é necessária para
a síntese de um polipeptídeo funcional ou molécula de RNA.
q Promotor: a sequência mínima necessária para que a transcrição
se inicie corretamente.
q Elementos Regulatórios em Cis: elementos que regulam a
iniciação da transcrição.
Definições:
Pontos de controle da expressão gênica em 
eucariotos
Estudo da expressão gênica
q Para ajudar a entender os mecanismos que tornam uma célula diferente
da outra, seja em organismos diferentes, tecidos diferentes ou situações 
diferentes. 
q O fato de que as células possuem diversos níveis de regulação da expressão
gênica indica sua importância para definir os processos e funções de cada
tipo celular ou a resposta de cada célula a uma determinada situação.
Estudo da expressão gênica
q A tecnologia de microarranjos é um processo baseado em
hibridização que possibilita observar a concentração de mRNA de
uma amostra de células analisando a luminosidade de sinais
fluorescentes.
Estudos globais da expressão gênica:
Sequências pequenas de cada gene, que o identificam
Microarrays
SAGE
Bibliotecas de ESTs: dados mais detalhados
Sequências grandes de DNA complentar, gerado a partir do RNA das células
Somente as sequências transcritas – EXPRESSED SEQUENCE TAGS
O maior número possível de sequências é gerado e sequenciado – BIBLIOTECA
Com objetivo de acumular toda a informação possível do TRANSCRIPTOMA 
das células, ou seja, tornar conhecidas todas as sequências de DNA que são 
transcritas em RNAm naquela célula
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OsFRDL1– (parte aérea)
OsFRDL1– (raiz)
OsNRAMP1– (raiz)
OsNRAMP2– (parte aérea)
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Nipponbare
OsFRDL1– (parte aérea)
OsFRDL1– (raiz)
OsNRAMP1– (raiz)
OsNRAMP2– (parte aérea)
Figura 1. Perfil de
expressão dos genes
OsFRDL1, OsNRAMP1 e
OsNRAMP2, analisado
através da técnica de
qRT-PCR, utilizando o
Mult Experiment Viewer
(TIGR MeV) (SAEED et
al., 2003).
A regulação da expressão gênica nos 
separa ...
Genomas 98,5% idênticos