3 Regulação da Expressão Genética em Eucariotos

Genética 
Regulação da Expressão Genética em Eucariotos 
 
Comparando de uma forma básica procariotos com eucariotos, nos eucariotos haverá diferentes mecanismos de 
regulação que não ocorrem em procariotos devido as diferenças de características genicas de estruturas genicas. Nos 
eucariotos possuímos um material genético muito maior, pensando em nucleotídeos, além de muitas regiões em nosso 
material genético não codificadoras de proteína e que tem um importante papel na expressão desses genes. 
A grande indagação de como genes trabalhavam em 
determinadas situações foi observada em indivíduos 
eucariotos mais simples, pensando em sua estrutura 
organizacional celular, como por exemplo nos 
tripanossomos. Era questionado como que o sistema imune 
não conseguia destruir um tripanosoma, uma vez que esse 
sistema é extremamente avançado. Esses seres de 
estrutura mais simples, com especificações de tecidos e 
sistemas mais simples que o nosso conseguiam driblar esse 
sistema imune, mas como? 
Com isso, veio a observação de modificação na expressão 
de genes quando o sistema imune apresentava anticorpos 
contra as glicoproteínas presentes na superfície do 
tripanosoma. Ou seja, a presença de anticorpos reconfigurava os genes produzindo outras glicoproteínas para adentrar o 
hospedeiro para manter seu ciclo de vida. Portanto, essas indagações vieram até de indivíduos mais simples justamente 
para definir como que os genes são regulados e como podem driblar o sistema imune. Através de estudos laboratoriais 
podemos extrapolar essas observações para entendermos os acontecimentos em nossa espécie. Como exemplo disso, 
temos as hemoglobinas, em que a expressão genética muda entre as fases embrionárias, fetal e pós-natal. Também foi 
questionado o porquê de o genoma de neurônios e células hepáticas serem iguais, mas com funções tão diferentes. 
 
Genoma Humano 
 
Para entender essa regulação, é válido entender como o genoma de nossa espécie é caracterizado. Portanto, possuímos 
distribuição de nosso material genético em nossos cromossomos nucleares (cromossomos sexuais e os autossomos) e 
temos parte de nosso material genético disponível nas mitocôndrias. Comparando em quantidade de genes e 
características do material, é obvio que nas mitocôndrias possuímos menos genes expressos do que nos expressos nos 
autossomos e cromossomos sexuais. Possuímos genes que 
produzem proteínas, genes que não produzem proteínas, 
mas produzem produtos de RNA funcional, como 
transportadores e ribossomos no DNA mitocondrial. No DNA 
nuclear possuímos material gênico simples e extremamente 
repetidos (sequencias com várias repetições). O DNA 
proveniente no interior das nossas células somáticas e 
disponíveis nos nossos cromossomos possuímos regiões 
que codificam proteínas e RNA funcionais, tanto em DNA 
repetido ou simples. Possuímos, também, uma grande 
maioria de material gênico que não codificam nem proteínas e nem RNA funcional. Esses não codificadores, no DNA 
simples, possuem regiões de íntrons e pseudogenes. Já nas regiões não codificantes de DNA repetido há a presença de 
repetições em Tandem, que podem ser dispostas em conformação de satélite, microssatélite e minissatélite e há a 
presença de repetições dispersas, como elementos transponíveis. 
De uma forma geral, esse é o nosso genoma humano e, se estamos falando principalmente das zonas codificadoras, quais 
os mecanismos que regulam a expressão genica. Será que existem regiões nas áreas não codificadoras que influenciam 
nessa região codificadora e na expressão de genes? 
Essas indagações são importantes, até porque na época do projeto genoma em que se descobriu que do nosso material 
gênico apenas 2% eram codificantes, o restante era chamado de DNA lixo. Hoje sabe-se que não é bem assim e que 
essas regiões não codificantes possuem papeis, desde estabilidade genica quanto papel de regulação desses genes 
envolvidos na produção de proteína e RNA funcional 
 
Expressão gênica – Visão geral 
 
A regulação pode ocorrer na transcrição, no processamento ou na tradução. 
Na transcrição temos um rigor mais complexo quando comparado a procariotos justamente pela característica celular em 
que é encontrado esse material gênico. Portanto, nas nossas células há a compartimentação do material gênico no núcleo, 
logo, para que estímulos sejam recebidos pelos genes, há a necessidade de passagem por todos os componentes de 
membrana. Além disso, há vários outros sinais ambientais envolvidos quando pensamos em um tecido devido a presença 
de várias células próximas (tecido multicelular), portanto, há a necessidade de mecanismos muito bem controlados para 
que aquela informação de ligar/desligar genes ultrapasse ou tenha esse sentido de entender que aquela sinalização precisa 
ser muito bem efetiva para que aquele gene seja sensível àquele mecanismo de expressão. Há também a participação 
muito clara que são os fatores de transcrição, também presente em procariotos, porém nos eucariotos haverá outras 
regiões do gene que influenciará muito a expressão do gene alvo. 
Há também mecanismos de regulação no processamento, sendo 
de extrema importância para entender as diferentes isoformas 
proteicas de um mesmo DNA. Uma vez que há a presença de 
um mecanismo chamado Splicing, há processos de regulação que 
farão com que o gene que foi transcrito como RNA mensageiro 
na fase pré seja expresso de forma diferente em cada tecido ao 
qual está inserido. Para que seja considerado dentro da família e 
de genes únicos, é preciso com que haja domínios que 
caracterizem aspectos em comum entre as isoformas, porém, há 
o processamento diferenciado do RNA (Splicing alternativo). 
Portanto, há diferentes isoformas de proteínas provenientes de 
um único gene. 
Hoje sabemos que o splicing alternativo não só remove íntrons, mas há diferentes tipos de processamento, sendo a 
maioria envolvendo remoção de íntrons, mas há situações em que pode não remover íntrons, mas sim diferentes formas 
de processamento de RNA que influenciará no produto de DNA. Portanto, pode ocorrer remoção de íntron, permanência 
de partes de éxons de um e de outros não. Mas o que foi descoberto é que em alguns genes, na hora do processamento, 
os íntrons não são retirados e essas zonas produzirão algo, dando informação para a inserção de aminoácidos. 
Há controle na tradução também, influenciando a expressão daquele gene. Já na formação do RNAm que será transportado 
para fora do núcleo, há várias características que podem influenciar desde a liberação desse RNA até a sua tradução pelos 
ribossomos. Há várias micromoléculas de RNA que reconhecem esse RNA maduro e podem até clivá-lo, não formando 
proteínas. Há também mutações nesse RNA maduro, que podem gerar certas alterações de como aquele material 
genético vai liberar para a parte externa do citoplasma, fazendo esse material ser mais ou menos estável. Além disso há 
a regulação de quão grande é aquele RNA mensageiro, pois isso irá influenciar na taxa de tradução daquele transcrito que 
veio do gene. 
Há até regulação no período pós-traducional. 
 
 
Expressão gênica e organização da cromatina 
 
Quando pensamos no fato de como o material pode estar mais ou menos compacto, faz com que genes possam estar 
mais expostos ou menos expostos. Portanto, observa-se que em regiões de menos condensação há a presença de 
genes mais expressos e ativos do que nas regiões de alto grau de condensamento. Portanto, entende-se que a cromatina 
sempre pode estar sofrendo o processo de compactação/descompactação, sendo esse processo feito por enzimas 
extremamente eficientes, que acetilam ou 
desacetilam a cromatina e interferem em 
genes que podem estar mais ou menos 
expressos. Essa forma de deixar a 
cromatina mais ou menos condensada 
possui mecanismos enzimáticos muito 
claros e esse processo dinâmico é 
chamado de remodelagem da cromatina, 
havendo, portanto, o envolvimento de 
várias enzimas que