Aula 11 - Transcrição gênica

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Fundamentos
de Biologia Molecular
Transcrição e tradução gênica
Mecanismo de regulacao da expressao genica
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Mecanismo de regulacao da expressao genica
UNICEUMA
Mestrado em Biologia Parasitária
Lab. Biologia Molecular Aplicada ao Diagnóstico
� Prof. Dr. Lidio Gonçalves Lima Neto
DNA
RNARNA
Fluxo da informação genética
2www.nhgri.nih.gov/DIR/VIP
RNARNA
Proteína
(função bioquímica específica)
DNA? Informação?
Eucarioto
Informação compartimentalizada
Expressão e Traducão
5GM Cooper.The Cell (2000)
embrião
2 células
Genoma codifica 
80.000 a 300.000 
proteínas
Proteínas produzidas por uma célula
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2 células
hemácia
neurônio
adipócito
Uma célula pode 
expressar 40.000 a 
80.000 proteínas 
durante a vida 
� Processo de síntese de mRNA (transcrito) 
� Componentes
� DNA
� Sequencia de iniciação (região promotora)
Transcrição
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� Sequencia de iniciação (região promotora)
� Região codificante (codons)
� Sequencia de finalização (AATAAA)
� Sequencias reguladoras (Amplificadores e os inibidores)
� RNA polimerase
� Ribonucleotídeos (ATP, CTP, GTP e UTP)
Regulador Promotor Regiao Codificadora
5’ 3’
*
*
Região Promotora
8
� Enhancers
� potencializam a taxa de transcrição
Promotor genegene
Fatores que regulam a expressão 
gênica Amplificadores
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Promotor
RNA polimerase
genegene
amplificador
Fatores de transcricao especificos sao milhares, mas muito menos numerosos 
que as sequencias reguladores que tem que controlar 
Presenca de dois dominios que se liga a regiao e ao promotor no mesmo 
distante)
A organização gênica de procariotos 
e eucariotos é diferente.
RNA polimerase é a enzima 
responsável pela transcrição
Três RNA Polimerases:
RNA Pol I = rRNA 
RNA Pol II = mRNARNA Pol II = mRNA
RNA Pol III = tRNA, RNA pn 
nucleares pequeno (RNPpn), RNA da 
telomerase, scRNA = small cytoslic
Regulador Promotor Regiao Codificadora
5’ 3’
*
RNAm – 1 copia
Regulador Promotor Regiao Codificadora
5’ 3’
* TTTTT
18S 5,8S 28S
RNAr 45S – 200 copias
Regulador Promotor Regiao Codificadora
* TTTTT
Regulador
Promotor
Regiao Codificadora
5’ 3’
RNAr 5S – 2000 copias
Regiao Codificadora
5’
RNAt – 10 a 100 copias de cada (31)
3’
* TTTTT
mRNAmRNA
DNADNA
TranscriçãoTranscrição
Promotor
núcleonúcleo
citoplasmacitoplasma
célulacélula
RNA polimerase
genegene
Transcrição
mRNAmRNA
TraduçãoTradução
ProteínaProteínaaa
18S18S
28S28S
aa
aa
tRNAtRNA
tRNAtRNA
mRNAmRNA
rRNArRNA
citoplasmacitoplasma
Sítio de início 
de transcrição
Fatores de transcricao: 
Especificos
Gerais: TFIID, TFIIA, TFIIB, 
TFIIF, TFIIE, TFIIH etc.
Altera a conformacao da 
cromatina no promotor 
(retilinia a 100 graus)
Atracao dos outros fatores 
que se ligaram a Pol 
previamente
TFIIF, TFIIE, TFIIH etc.
TFIID = TBP (TATA binding 
protein) e TAF (TBP-associated 
factor)
Fosforilacao da Pol pelo 
TFIIH, ATP hidrolizado 
pela TFIIB
Desligamento da Pol e 
formacao da bolha e inicio 
da sintese
Transcrição
Fatores de alongamento: SII 
(TFIIS) e SIII ( alonguina)
50 nucleotideos por segundo
Associar a proteinas para 
GM Cooper.The Cell (2000)
Sequencia de finalizaçãoSítio de iniciação
evitar pareamento entre 
seguencias complementares
(AATAAA)
Sítios de reconhecimento
A transcrição pode ser 
policistrônica
Procariotos e eucariotos tem 
diferentes mRNA ‘s
RNA ribossomico 45S
* TTTTT
UBF SL1
Regulador Promotor Regiao Codificadora
5’ 3’
* TTTTT
18S 5,8S 28S
RNA pol I
SL1 (selectivity factor) e UBF (upstream binding 
factor)
SL1 = 3 TAF + 1 identica ao TBP do TFIID 
RNA ribossomico 5S
5’ 3’
**
* TTTTT
RNA pol III
TFIIIA, TFIIIB, TFIIIC **
TFIIIB = TAF + TBP 
Regulador Regiao Codificadora
5’ 3’
* TTTTT
RNA de transferencia
5’ 3’
**
* TTTTT
RNA pol III
TFIIIB, TFIIIC **
TFIIIB = TAF + TBP 
Regulador Regiao Codificadora
5’ 3’
* TTTTT
Adicionar o Vídeos de transcriçãoAdicionar o Vídeos de transcrição
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Estrutura gênica dos eucariotosEstrutura gênica dos eucariotos
� Processamento do mRNA
• remoção dos introns e junção dos exons
• metilação da extremidade 5’ - metilação CAp
• sítio de poliadenilação•
• adição de cauda poli-A na extremidade 3’,
• estabilidade e facilidade de deslocamento do 
mRNA – e possa sair do nucleo e atuar no 
citoplasma
� Processamento alternativo do mRNA
� formação de isoformas (Ex.: IgGs)
Processamento do mRNA
Adição de Cap na 5´ e cauda de Poli A
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Modificação à 5’ = CAP (de capuz)
CAP
Incorporacao do GTP a extremidade 5’: ligacao trifosfato, ligacao 5’-5’
Metiltransferase: 2 metil da S-adenosilmetionina
Co-transcricional e e requerido durante a remocao dos introns e evita 
degradacao por fosfatases e nucleases. Conectar o RNAm ao Ribossoma 
Poliadenilacao do RNAm
Cauda poli A – 250 adeninas // Sitio de poliadeninacao: AAUAAA
CPSF (clevage and polyadenilation specifity factor), CSTF (stimulation), 
CFI e CFII – cliva cerca de 20nt apos o sitio
Poli A polimerase – nao precisa de DNA molde – CPSF e PABII (poli A-
biding-protein
Protecao contra degradacao enzimatica e auxilia a saida do RNA do 
nucleo
Processamento do RNA
Remoção de introns
GM Cooper.The Cell (2000)
RNPpn = RNApn + proteinas
Ricas em uridinas
U1, U2, U4, U5, U6
Spliceosomo
YNYURAY : ponto de ramificacao
U1 liga-se a 5’ e a U2 con o branch 
point
U6 e U4 apos clivar a extremidade 5’ 
o intron dobra sobre si e forma a alca: 
30
o intron dobra sobre si e forma a alca: 
ligacao fosfo diester nao usual pois e 
5’ – 2’.
U5 liga-se a 3’ intron (AG) e cliva o 
ponto que liga ao exon e conecta os 
exons
AU-AC = U11, U12, U4 atac, U6atac
Lupus eritrematoso – anticorpos 
contra RNPpn: nao sai nos poros do 
nucleo
Mecanismo de retirada de 
introns
RNA mensageiro imaturo
Processamento do RNA
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Formas alternativas do mRNA
Processamento do mRNA
Processamento alternativo do RNA
GM Cooper.The Cell (2000)
Tradução - molécula de tRNA
GM Cooper.The Cell (2000)
Componentes 
mRNA - mensageiro (seqüência de codons)
tRNA - transportador (anti-codon e aminoácido)
rRNA – ribossômico
proteinas
Trevo de 4 folhas 
Modificacoes no splicing que influenciam na formacao dos bracos
Troca durante o splicing doTrinucleotideo AAA-CCA
Tradução – Síntese Proteica
AA + ATP AA-AMP + PP
Aminoacil-RNAt transferase
AA + AMP + ATP AA-RNAt + AMPAA + AMP + ATP AA-RNAt + AMP
Ribossomos
80S
Subunidade menor
40S
33 proteinas diferentes
Ribossomo
Subunidade menor
Subunidade maior
60S
RNAr 18S
50 proteinas diferentes
RNAr 28S, 5,8S e 5S
Tradução – Síntese Proteica
EF1 e EF2IF4, IF2, IF3/IF4 eRF-1 e eRF3 
Tradução – Síntese Proteica
Etapa de iniciacao: fatores de iniciacao (IF) que causam dois eventos:
1. IF4 reconhece o Cap e uma sequencia proxima – RNAm-CBP
2. Metionil-RNAt(i)met entra no sitio P – IF2
3. IF3 e IF4 coloca a extremidade 5’ do RNAm coloca as faces do sitio P e 
A.
4. Codon de iniciacao AUG: anticodon CAU
5. Esta etapa termina apos a uniao das duas subunidade do Ribossomo – IF5
Etapa de alongamento: fator de alongamento (EF1 e EF2)
Comeca quando se aproxima outro aminoacido do sitio A
EF1 - aproximacao do RNAt com o sitio A
EF2 – responsavel pela translocacao
Etapa de terminacao: fatores de terminacao (eRF-1– eukaryotic releasing 
factor) – reconhece – (UAA, UGA, UAG) – codon de terminacao.
eRF3 – despreendimento do polipeptideo
OBS: AUG – metionina e dois tipos de tRNA (metionina formilada)
Código genético
Expressão dos genes pode serdiferente
Expressão deve ser regulada
Eucariotos regulam a expressão dos 
seus genes em diferentes momentos
Procariotos regulam a 
expressão de seus genes na 
transcrição
A regulação pode ser por 
ativação ...
ou por repressão.ou por repressão.
Fatores que regulam a expressão 
gênica Fatores de transcrição
IF2 fosforilacao por uma quinina o torna inativo (Sem metRNAt)
Ferritina - aconitase ou IRF (iron responding factor) – UTR 5’ impedi acao 
do IF4 (nao reconhece o Cap)
Metilacao do DNA
Regioes mCG
Citosina Metilcitosina
Ex: b-globina nas celulas eritropoeticas
Splicing do RNA
Corte e poliadenilacao diferencial da extremidade 3’ 
do transcrito primario
Cortes e uniao em locais alternativos do transcrito Cortes e uniao em locais alternativos do transcrito 
primario
Controle da saida os RNAm para o citoplasma
Cromatina
Empacotamento do DNA
Organização da cromatina
56
57
26 bp intron 1 change 5’ UTR
by facilitating ribosomal binding
58
59
60
61
Obrigado
lidio@usp.br