Regulação da expressão gênica

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4º SEMESTRE 2021 – UNIFTC GENÉTICA 
JULIANA OLIVEIRA 
REGULAÇÃO DA 
EXPRESSÃO GÊNICA 
MOTIVOS PARA REGULAR: 
Fisiologicamente, é necessário controlar a expressão gênica, 
pois, expressar significa produzir RNAm e 
consequentemente, ao final gerar uma proteína, no entanto, 
para essa produção, tem-se um alto custo energético em 
forma de recursos celulares que são mobilizados para 
formá-la. 
 Para uma proteína de tamanho médio (300 aas): 
1350 moléculas de ATP 
1650 átomos de carbono 
540 átomos de nitrogênio 
p.ex. a E. Coli tem cerca de 4000 genes que codificam 
aproximadamente 2000 proteínas. 
É importante levar em consideração o momento em que a 
célula se encontra, visto que, ela pode ter uma função, no 
entanto, pode estar em um determinado momento em que 
seja necessário executar com maior intensidade aquela 
função, produzindo mais determinadas proteínas a partir da 
maior expressão de determinados genes, por isso, deve-se 
considerar a função e o momento celular para definir os 
mecanismos de controle. 
QUEM, QUANDO E QUANTO: 
Já que a síntese de proteínas requer grandes quantidades de 
energia e recursos, os procariotos e eucariotos 
desenvolveram mecanismos elaborados para controlar a 
escolha de quais proteínas são feitas em diferentes 
momentos e sob diferentes condições ambientais. 
EM EUCARIOTOS 
Pode-se regular a expressão gênica em eucariotos desde a 
transcrição até a proteína já formada, pois, pode-se regular 
o momento em que a proteína passa a ser montada a partir 
do RNAm junto com o ribossomo ou p.ex. o momento em 
que a RNA polimerase vai no DNA e começa a sintetizar o 
RNAm que vai culminar em uma proteína. Logo, ao falar de 
expressão gênica, fala-se de duas moléculas: RNA e 
proteína. Desse modo, tem-se que pegar os pontos onde 
essas moléculas são produzidas pra executar os 
mecanismos de controle. 
➔ Tipos de regulação: 
o Regulação espacial: Fazendo com que se tenha 
diferentes tipos celulares em um mesmo 
organismo, ou seja, com o mesmo genoma. 
 
o Regulação temporal: Essa regulação ocorre de 
acordo com a necessidade momentânea da célula, 
genes diferentes expressos em tempos diferentes 
em resposta a sinais biológicos ou estímulos 
ambientais. Logo, pode-se ativar ou inativa-los 
quando se tiver a necessidade ou não de utilizá-los. 
 
➔ Característica: 
o Em eucariotos a transcrição e tradução são 
separadas temporalmente e espacialmente, logo, a 
transcrição ocorre no núcleo e a tradução ocorre 
no citosol, por isso é importante levar em 
consideração a separação espacial para entender 
onde a regulação precisa ser feita. 
o O acesso aos promotores (regiões que estão 
antes dos genes e que identificam o local para que 
o fator de transcrição e a polimerase possa se 
ancorar p.ex. TATA box, garantindo que não se 
tem uma entrada adiantada ou atrasada) é restrito 
pela estrutura da cromatina. 
o Promotores de eucariotos são intrinsecamente 
inativos, logo, não ocorre no início da transcrição 
na ausência de proteínas acessórias. 
PASSO A PASSO ATÉ A TRANSCRIÇÃO: 
Quando se prepara para transcrever várias etapas precisam 
ser seguidas, tais como proteínas que estimulam o processo 
de transcrição ligando-se a cromatina, quando essa ligação 
se estabelece a cromatina se mumifica e há uma 
remodelagem, ao remodelar as cromatinas tem-se uma 
modificação covalente das histonas (metilação, acetilação) e 
esse processo provoca o desenovelamento do DNA, com 
isso, observa-se regiões gênicas, ou seja, regiões que podem 
ser transcritas e posteriormente traduzidas. Quando os 
genes passam a ser vistos, é possível perceber os 
promotores gênicos, onde pode-se montar o complexo de 
pré-iniciação com todos os fatores de transcrição, após 
isso, tem-se a iniciação da transcrição. 
 
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 É importante se atentar para essas etapas até que a 
transcrição de fato ocorra, porquê sabendo disso pode-se 
aplicar os mecanismos de controle. 
É importante lembrar que o DNA fica compactado em um 
octâmero de histonas. 
 
 O que são histonas? 
São proteínas com pH básico, e por isso tem alta afinidade 
com o DNA que é ácido e atuam enovelando o material 
genético. 
 
Se as histonas são proteínas e enovelam o material 
genético, pode-se utilizar alguma condição química da sua 
estrutura para fazer com que esse material genético seja 
desenovelado, logo, para isso utiliza mecanismos de 
acetilação (adição do grupo acetil) e metilação (adição 
do grupo metil). Assim, ao fazer acetilação ou metilação 
modifica-se as histonas covalentemente ao fazer isso induz-
se o desenovelamento do DNA. 
 
Logo, não é todo o DNA que se descompacta para a 
transcrição, apenas algumas partes específicas que possuem 
o gene de interesse para a ativação ou inativação. 
 
Quando se expõe a região a ser transcrita, 
consequentemente, se expõe a região promotora, os quais 
são porções do DNA que apresentam regiões consensuais, 
ou seja, sequências que são as mesmas em todos os 
promotores de todos os genes, para que isso funcione 
como um sinal de início de transcrição e os fatores de 
transcrição se conectem ali e sejam recrutados sempre para 
aquelas regiões. 
 
 
FATORES DE TRANSCRIÇÃO: 
o Fundamentais em todos os promotores para que a 
transcrição seja iniciada. 
o São importantes no posicionamento correto da RNA 
polimerase II sobre os promotores. 
o Atuam na separação das fitas de DNA. 
o Liberação da RNA polimerase II da região promotora. 
 
Obs: A base não é capaz de determinar a afinidade, mas sim 
a sequência nucleotídica. 
ATIVAÇÃO DA TRANSCRIÇÃO EM 
EUCARIOTOS: 
Tem-se os mecanismos naturais da ativação da transcrição 
em eucariontes, tem-se regiões específicas em nosso 
genoma que são as regiões intrônicas, as quais são regiões 
não codificantes, mas que são altamente regulatórias. 
Quando se tem regiões regulatórias que aumentam a 
expressão gênica, diz-se que são regiões intensificadoras, 
acentuadoras ou enchancers. 
A região intrônica, apesar de não gerar proteína, pode 
aumentar ou diminuir a quantidade da proteína a ser 
formada, devido a sua alta capacidade regulatória. 
O DNA não executa função nenhuma na intensificação da 
transcrição, pois, está dentro do núcleo, desse modo, quem 
executa a função de intensificar a transcrição são as 
proteínas que se ligam as regiões acentuadoras, 
promovendo o aumento da transcrição gênica. Logo, 
intensificadores são locais de DNA, já os ativadores de 
transcrição que se ligam a essas regiões são proteínas. 
Obs: Os intensificadores sempre vão estar nos íntrons. 
 
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REPRESSÃO DA TRANSCRIÇÃO EM 
EUCARIOTOS: 
o Tem-se proteínas que vão interferir na ligação da RNA 
polímeras II ao promotor. 
o Mecanismos que vão atuar interferindo com a ligação 
de ativadores aos seus sítios específicos p.ex. os 
enchancers de ligação no DNA. 
o Interferência como complexo de transcrição envolvido 
no início da transcrição. 
o Interagem e inibem ativadores de transcrição. 
Na ligação competitiva ao DNA tem-se uma proteína 
ativadora que se liga ao enchancers e isso faz com que o 
DNA se dobre, podendo estimular a transcrição, no 
entanto, a proteína repressora tem um sítio de ligação que 
é no mesmo local da proteína ativadora, logo, elas 
competem por esse sítio, assim, quem se ligar primeiro 
inviabiliza a ligação do outro. 
Na superfície de ativação ocluída não há uma briga por 
sítio, pois, cada um tem o seu, mas a superfície catalítica da 
proteína ativadora que deveria ser utilizada para catalisar o 
processo de ativação e produzir alguma resposta referente 
a esse processo acaba sendo bloqueada pela ligação da 
proteína repressora com a proteína ativadora, bloqueando 
a superfície catalítica, inviabilizando a transcrição gênica. 
Na interação das proteínas repressoras com fatores 
transcricionais, a proteína repressora se liga em um sítio 
diferente do sítio da ativadora, promovendo uma 
aproximação que induzindo a desativação da transcrição 
gênica. 
 
Além do que foi mencionado, pode-se fazer a regulação 
gênica por meio de sinais químicos, temperatura e outros 
elementos que podem estimular em células específicas a 
produção de proteínas e RNAm. 
Ex. de regulação gênica por temperatura: 
Foi utilizado um gene heat-shock (HSE), pois, foi percebido 
que esses genes eram estimulados com a mudança de 
temperatura, ou seja, o superaquecimento ou super 
resfriamento modifica a expressão de determinados genes 
em algumas células. Assim, submeteram algumas células ao 
choque térmico, o que desnatura as proteínas, no entanto, 
nesse caso foi feito sem matar a célula, nessa situação 
houve uma super expressão e super produção de RNAm, 
com isso, foi percebido que esses genes se relacionam com 
a produção das chaperonas, as quais são produzidas antes 
mesmo das proteínas e as auxiliam no processo de 
enovelamento tornando-as funcionais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ex. de regulação gênica por hormônios esteroidais: 
Hormônios como estrogênio, progesterona, testosterona e 
glicocorticoides, são lipofílicos, ou seja, consegue atravessar 
a bicamada, visto que seus receptores são intracelulares e 
eles são translocados para o núcleo, pois, nele tem sítios de 
ligação específico para os receptores ligados aos 
hormônios, assim, tem-se cada região específica do DNA 
com uma sequência específica para a ligação desse 
hormônio com o seu respectivo receptor, isso induz 
transcrição que forma RNAm que é translocado para o 
 
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citosol para produzir proteína, isso é a regulação gênica 
positiva. 
 
Ex. de regulação gênica por hormônios peptídicos: 
Hormônios como a insulina, prolactina e somatotrofina, por 
serem grandes e hidrofílicos, não atravessam a bicamada 
lipídica e possuem seus receptores ancorados na membrana 
da célula que eles usam como alvo. Esses hormônios 
produzem RNAm, estimulam o processo transcricional, 
sendo, portanto, ativadores da transcrição. 
 
 
 
Uma outra forma que acaba sendo a comum de reprimir a 
transcrição é a ligação de repressores de tradução ao 
RNAm, inviabilizando sua continuidade. 
REGULAÇÃO MEDIADA POR PEQUENOS 
RNA’S: 
Ainda se tem uma forma de regular a transcrição gênica de 
modo geral através da utilização de RNAs regulatórios. 
Tem-se miRNAs (micro RNAs) que tem papel regulador de 
transcrição ou expressão gênica. 
Esses RNAs eles atuam na fase pós transcricional, ou seja, 
depois que o RNA já foi produzido no núcleo, ele pode 
degradar esse RNA no citosol. Então, muitas fezes as 
ferramentas para o controle da expressão gênica são 
limitadas a nível citosólico, logo, a transcrição, por 
acontecer no núcleo não tem como evitar, contudo, tem 
como evitar que a partir daquele RNAm que foi produzido, 
uma proteína seja gerada, agravando o quadro do paciente 
a nível sintomatológico. 
Com isso, vai ocorrer um pareamento de uma sequência 
curta de RNA com uma sequência alvo de um RNAm.