Regulação Pós- transcricional da Expressão Gênica em Eucariotos

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Regulação Pós- transcricional 
da Expressão
Gênica em Eucariotos
Regulação pós-transcricional
Regulação traducional
Splicing alternativo
Duas ou mais proteínas diferentes podem ser produzidas a partir de um único
mRNA
Poliadenilação no terminal 3’ do mRNA
Clivagem
Adição Poly (A)
Prodfoot et al., 2002
Funções:
 Transporte nuclear
 Tradução
 Estabilidade do mRNA
Processamento diferencial por sítio de poliadenilação
• Elementos de sequências intrínsecos;
• Concentração ou atividade do fatores de poliadenilação;
• Resposta ao crescimento e desenvolvimento celular;
Tian et al., 2005
Produção de 
diferentes proteínas
Gene que codifica as cadeias pesadas da imunoglobulina M (IgM)
Figure 6-40. Schematic illustration of an “export-ready” mRNA molecule and its transport through the nuclear pore.
As indicated, some proteins travel with the mRNA as it moves through the pore, whereas others remain in the 
nucleus. Once in the cytoplasm, the mRNA continues to shed previously bound proteins and acquire new ones; these 
substitutions affect the subsequent translation of the message. Because some are transported with the RNA, the 
proteins that become bound to an mRNA in the nucleus can influence its subsequent stability and translation in the 
cytosol. RNA export factors, shown in the nucleus, play an active role in transporting the mRNA to the cytosol (see 
Figure 12-16). Some are deposited at exon-exon boundaries as splicing is completed, thus signifying those regions of 
the RNA that have been properly spliced. 
Molecular Biology of the Cell, 4ªedition
A cobertura do RNAm com os fatores adicionados durante as 
modificações co-transcriconais determinam o momento da exportação
•hnRNP;
•Proteínas SR;
•CBC;
•Ligação PoliA
Controle traducional no citoplasma
• Fosforilação dos fatores de tradução (formas inativas)
• Repressores traducionais se ligam diretamente ao mRNA (principalmente na 
região 3’UTR)
• Sítios internos de entrada no Ribossomo
• Estabilidade do mRNA
• Sistema de vigilância do mRNA
Fosforilação reversível de fatores de 
Iniciação da tradução
• eIF2 – formado por eIF2a, b, g
• eIF2- GTP- Met-tRNAi (complexo
de iniciação da tradução)
Ex. Ptn cinase R (PKR) fosforila
eIF2a em reposta a infecção viral.
Isso ajuda a bloquear a tradução
dos mRNAs virais.
Região 3’UTR de alguns mRNAs controla a eficiência traducional
Ligação de repressores
A sítios específicos na região
3`UTR.
Sítios Internos de Entrada no Ribossomo - IRES
• Sequências especializadas no mRNA
• Formam estruturas específicas que são reconhecidas por quase todas as ptns que 
são usadas para iniciar a tradução dependente de Cap 5`
• Não há a participação do Cap5’ e do fator de iniciação da tradução eIF-4E
• O IRES foi inicialmente descrito em mRNA virais
• Posteriormente observou-se a sua ocorrência em mRNAs celulares
• Uma das vantagens, é que mRNA contendo IRES permite que eles sejam 
selecionados e traduzidos em altas taxas, mesmo com um decréscimo geral da 
síntese protéica dependende de CAP 5’
Dois mecanismos de iniciação da tradução
Região 3’UTR de alguns mRNAs contém elementos que afetam sua estabilidade
• Elementos ricos em AU (AREs) sinalizam
para uma rápida degradação
• Elemento ARE mais comum AUUUA
• mRNA contendo ARE costumam codificar
ptns que regulam o crescimento celular ou
reposta a inflamação, infecção ou estímulos
externos
• 5 a 8% dos genes humanos codificam 
mRNAs regulados por AREs
Controle da degradação dos mRNAs
Deadenilação – remoção da cauda polyA
Remoção do CAP 5’
Degradação por exonucleases
Corpos P (corpos de processamento: são estruturas citoplasmáticas formadas por mRNA 
ligados à enzimas de remoção do Cap)
Decaimento do mRNA
NONSENSE-MEDIATED DECAY (NMD)
Decaimento mediado por códon de parada prematuro
Sistema de vigilância de mRNA
Degradação protéica e modulação da expressão gênica
•Ptns que não são mais necessárias
•Remoção de ptns mal-dobradadas
A meia-vida de uma ptn, parece ser ditada
pelo resíduo de aminoácido no N-terminal.
Resíduos estabilizadores (Ala, Gly, Met, Thr, Val) > 20h
Resíduos desestabilizadores (Glu, Tyr, Pro…) ~2-30min
Em eucariotos, estas ptns são ubiquitinadas
e degradadas através do proteossomo
Interferência de RNA (RNAi)
Mecanismo de regulação da expressão gênica mediado por pequenos RNAs
Também particitipam de mecanismos:
• Conferem proteção contra vírus de RNA invasores (principalmente em plantas)
• Formação da heterocromatina
• Potencial abordagem terapêutica
A Família dos RNAs
siRNAs (small interfering RNAs)
- 20-25 ntds
- derivados de longos dsRNA
- combate a infecções virais
- regulação de genes codificantes de ptns
- fins experimentais
miRNAs (microRNAs)
- 20-25 ntds
- codificados por genes específicos
- regulação de genes codificantes de ptns
Longos RNAs 
não-codificantes
- 70 – 100 ntds
- splincing
- biogênese ribossomal
RNAs regulatórios não-codificantes
RNAs clássicos
(síntese protéica)
mRNA
rRNA
tRNA
Diferenças entre miRNA e siRNA
• Ambos regulam a expressão gênica
• Diferem quanto a origem
• siRNA se origina de um RNA fita-dupla
• siRNA é na maioria das vezes uma resposta a um RNA desconhecido
(RNA viral) sendo geralmente 100% complementar ao alvo
• miRNA se origina de um RNA fita simples que formam estruturas
secundárias na forma de hairpins (codificados pelas próprias células)
• miRNA regula a expressão gênica pós-transcricional e geralmente não
possui 100% de complementariedade com o alvo
Ambos possuem mecanismos de silenciamento gênico muito 
semelhantes, ou seja, os pequenos RNAs funcionam 
estabelecendo pareamento com os mRNAs, principalmente na 
região 3`UTR.
miRNA X siRNA
miRNA X siRNA
MicroRNAs (miRNAS)
• Em 1990, descoberta do primeiro miRNA (C. elegans)
miRNA lin-4 reprime a tradução do mRNA lin-14 através de uma regulação feita por uma 
complementariedade de sequências entre lin-4 e repetições únicas dentro do 3’UTR do 
mRNA lin-14
Regulação da expressão gênica
pós-transcricional
• Identificação em diversos organismos (Nematódos, Insetos,
Mamíferos, Plantas) através de clonagem e sequenciamento ou
predição computacional (miRBase)
MicroRNAs (miRNAS)
• Codificados a partir de genes solitários/ clusters ou gerados a partir de
íntrons
• miRNAs participam da regulação de quase todos os processos
celulares investigados e regulam aproximadamente 30% de todos os
genes cofificantes de proteínas
• Desregulação na expessão dos miRNAs está associado a várias
patologias humanas incluindo câncer
• Bactérias possuem pequenos RNAs regulatórios (sRNA) – descoberto em
1980
Biogênese do miRNA
Winter et al., 2009
miRNPs 
ou
miRISC
Mecanismos de Silenciamento Gênico Pós-Transcricional por miRNA
Filipowicz et al., 2008
RNA fita dupla pode ser
formado como intermediário
de replicação viral ou ser 
introduzido experimentalmente
siRNA
Participação de DICER
RNAi – ferramenta útil em biologia molecular
Silenciameto da expressão de uma ptn – investigação
da sua função celular