Controle da expressão gênica AC do capítulo 16 de Genética: Um enfoque conceitual (Pierce)

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Controle da expressão gênica – AC do capítulo 16 de Genética: Um enfoque conceitual (Pierce)
1 – O que é regulação gênica? Qual sua importância para a vida?
A regulação gênica pode ser definida como os mecanismos e sistemas que controlam a expressão dos genes. Nas bactérias, a regulação gênica mantém a flexibilidade interna, ligando e desligando genes em resposta a mudanças ambientais. Nos organismos eucarióticos multicelulares, a regulação gênica causa a diferenciação celular. (PDF do PD) 
2 – O que são proteínas alostéricas? Como elas podem atuar com o DNA e outras proteínas?
A transcrição é ligada quando uma pequena molécula, um indutor, liga-se ao repressor. As proteínas reguladoras frequentemente têm dois sítios de ligação: um que se liga ao DNA e outro que se liga a uma pequena molécula tal como um indutor. A ligação do indutor altera a forma do repressor, impedindo-o de se ligar ao DNA. As proteínas desse tipo, que mudam de forma ao se ligar a outra molécula, são chamadas de proteínas alostéricas.
Regulação alostérica, em termos gerais, é qualquer forma de regulação em que a molécula reguladora (um ativador ou inibidor) se liga a uma enzima em algum lugar diferente do sítio ativo. O lugar onde o regulador se liga é chamado de sítio alostérico. 
Praticamente todos os casos de inibição não competitiva (juntamente com alguns casos exclusivos de inibição competitiva) são formas de regulação alostérica.
No entanto, algumas enzimas que são reguladas de forma alostérica apresentam um conjunto de propriedades únicas que as distinguem. Estas enzimas, que incluem alguns dos nossos principais reguladores metabólicos, muitas vezes recebem o nome de enzimas alostéricas. Enzimas alostéricas normalmente têm múltiplos sítios ativos localizados em subunidades proteicas diferentes. Quando um inibidor alostérico liga-se a uma enzima, todos os sítios ativos nas subunidades proteicas são alterados ligeiramente de forma que não funcionem tão bem.
Também existem ativadores alostéricos. Alguns ativadores alostéricos ligam-se a uma enzima em locais diferentes do sítio ativo, causando um aumento na função do sítio ativo. Além disso, em um processo chamado de cooperatividade, o próprio substrato pode servir como um ativador alostérico: quando se liga a um sítio ativo, a atividade dos outros sítios ativos sobe. Isso é considerado uma regulação alostérica porque o substrato afeta os sítios ativos longe de seu local de ligação.
3 – Como as proteínas regulatórias atuam no DNA?
Um gene regulador ajuda a transcrição de genes estruturais do óperon. O gene regulador não é considerado parte do óperon, embora afete o funcionamento do óperon. O gene regulador tem seu próprio promotor, e é transcrito em um mRNA relativamente curto, que é transcrito em uma pequena proteína. Esta proteína reguladora pode se ligar a uma região do DNA chamada operador e determina se ocorrerá a transcrição. O operador em geral fica superposto à ponta 3’ do promotor e às vezes à ponta 5’ do primeiro gene estrutural.
4 – Qual a diferença entre RNA mono e policistrônico? 
Regiões codificadoras são compostas por códons, que são decodificados e traduzidos em aminoácidos que irão compor proteínas. Normalmente, em eucariotos, um mRNA codifica apenas uma proteína, sendo chamado monocistrônico, enquanto em procariotos mais de uma proteína pode ser sintetizada a partir de um único mRNA, sendo este referido portanto como policistrônico. Regiões codificadoras começam com um códon de iniciação e terminam com um códon de parada, sendo que geralmente o códon de iniciação é um AUG e o códon de parada é um UAA, UAG ou UGA. Essas regiões tendem a ser estáveis devido aos pares de bases internos, impedindo assim sua degradação. Além de serem responsáveis pela codificação de proteínas, partes das regiões codificadoras podem agir como sequências regulatórias no pré-mRNA como potenciadores ou silenciadores de splicing exônicos.
5 – Como a RNA polimerase se liga ao óperon? 
Um óperon típico inclui vários genes estruturais, um promotor para os genes estruturais, que os antecede, e um sítio operador onde o produto do gene regulador se liga. A RNA polimerase liga-se ao promotor e então move-se downstream, transcrevendo os genes estruturais.
6 – Qual o mecanismo básico do óperon? 
Jpg “Regulação gênica: óperons” do PD*
7 – Quais as diferenças entre o sistema de regulação procariótico e eucariótico? 
Primeiramente, os genes eucarióticos não estão organizados em óperons e raramente são transcritos juntos em uma única molécula de mRNA. Em vez disso cada gene estrutural tem seu próprio promotor e é transcrito separadamente. Segundo, a estrutura da cromatina afeta a expressão gênica nas células eucarióticas. O DNA deve se desenrolar das proteínas histonas antes que possa ocorrer a transcrição. Terceiro, embora tanto repressores quanto ativadores funcionem na regulação gênica eucariótica e bacteriana, os ativadores parecem ser mais comuns nas células eucarióticas. Finalmente, a regulação da expressão gênica nas células eucarióticas. Finalmente, a regulação da expressão gênica nas células eucarióticas é caracterizada por uma diversidade maior de mecanismos que atuam em pontos diferentes na transferência de informações do DNA para a proteína.
8 – Como é a regulação eucariótica via cromatina? 
Um tipo de controle gênico em células eucarióticas é por meio da modificação da estrutura gênica. No núcleo, as proteínas histona se associam para formar octâmeros, ao redor das quais o DNA se enrola para criar a cromatina. De um modo geral, essa estrutura de cromatina reprime a expressão gênica. Para um gene ser transcrito, fatores de transcrição, ativadores e RNA polimerase devem se ligar ao DNA. Como esses eventos podem ocorrer com o DNA fortemente enrolado ao redor das proteínas histona? A resposta é que, antes da transcrição, a estrutura da cromatina muda, e o DNA se torna mais acessível à maquinaria transcricional.
9 – Como o RNA é usado na regulação dos genes?
A recomposição (splicing) alternativa permite que um pré-mRNA seja recomposto de vários modos, gerando proteínas diferentes ou em momentos diferentes do desenvolvimento. Muitos genes sofrem splicing alternativo, e a regulação do splicing é provavelmente um meio importante do controle da expressão gênica nas células eucarióticas. Os genes eucarióticos podem ser regulados por meio do controle do processamento do mRNA. A seleção dos sítios alternativos de corte leva à produção de proteínas diferentes.
10 – Explique o aparelho basal de transcrição.
Os fatores gerais de transcrição e a RNA polimerase se reúnem em um aparelho basal de transcrição, que se liga a um cerne promotor situado imediatamente antecedendo um gene. O aparelho basal de transcrição é capaz de níveis mínimos de transcrição. As proteínas ativadoras de transcrição são necessárias para causar nívei