Regulação da Expressão Gênica - Alberts

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Regulação da Expressão Gênica 
1 - Região de Controle Gênico: sequências de DNA necessárias para o início da 
transcrição de um determinado gene; 
2 – Promotor: sequência de nucleotídeos do DNA a qual a RNA polimerase se 
liga, iniciando a transcrição; 
3 – Sequências reguladoras: sequências de DNA a qual uma proteína de 
regulação gênica se liga para controlar a taxa de associação do complexo de 
transcrição ao promotor; 
1 – Modificações Covalentes das histonas 
A) Acetilação: adições de radicais acetil, os quais abrem os braços das 
histonas, aumentando a expressão gênica. A acetilação das lisinas nas 
caudas N-terminais tende a afrouxar a estrutura da cromatina. O acetil 
remove a carga positiva das lisinas, reduzindo a afinidade das caudas aos 
nucleossomos (DNA + histonas) adjacentes. O efeito mais profundo das 
modificações das histonas é sua capacidade de atrair proteínas específicas 
para um segmento de cromatina que foi modificado. 
B) Metilação: adição de grupos metil ao DNA. A metilação extensiva da base 
C em sequências CG é usada para manter os genes inativados. Responsável 
por diminuir a expressão gênica ao acorrentar e modelar as histonas em 
modo mais fechado, condensando a cromatina. É associada à desacetilação 
(retirada dos grupos acetil, reduzindo a expressão gênica). 
• Ambos são alterações EPIGENÉTICAS pois ocorrem nos genes, mas são 
reversíveis. 
2 – Proteínas de regulação gênica 
• Atuam somente localmente para reprimir a TRANSCRIÇÃO de genes 
próximos. 
• Não competem diretamente com a RNA polimerase pelo acesso ao DNA. 
A) Ligação ao DNA competitiva: Competem pela mesma sequência reguladora 
de DNA. Se liga a proteína que está em maior quantidade; 
B) Mascaramento da superfície de ativação: Ambas proteínas podem se ligar ao 
DNA; O repressor liga-se ao domínio ativador da proteína ativadora, 
impedindo-a de realizar suas funções de ativação; 
C) Interação direta: Proteína repressora interage com os fatores gerais de 
transcrição impedindo que estes se liguem as proteínas ativadoras; 
D) Recrutamento de complexos de remodelamento da cromatina: Repressor 
recruta um complexo de remodelamento que leva o estado nucleossomal da 
região do promotor para sua forma pré-transcricional; 
E) Recrutamento de histona desacetilases: o repressor atrai a histona 
desacetilase para o promotor. A desacetilação de histonas reduz a afinidade 
de TFIID pelo promotor e diminui a acessibilidade do DNA na cromatina 
afetada. O repressor retira a acetil das histonas, diminuindo a expressão 
gênica, formando heterocromatina. 
F) Recrutamento de histona metil-transferase: O repressor atrai a histona-
metiltransferase a qual modifica certas posições nas histonas, as quais, por 
sua vez, são ligadas por proteínas que mantêm a cromatina em uma forma 
transcricionalmente silenciosa. 
 
3 – Imprinting 
• Há a metilação de um dos alelos (materno ou paterno). Um alelo sempre vem 
metilado e o outro desmetilado. 
• Na maioria dos casos, a metilação SILENCIA a expressão gênica. 
• Exceção - Gene IgF2: Nesse caso, a metilação pode ATIVAR a expressão 
de um gene. 
• A metilação de um elemento isolador (que inibe o gene) no cromossomo 
paterno bloqueia a função deste elemento, permitindo que um estimulador 
distante ative a transcrição do gene IgF2. 
• No materno, o isolador não é metilado e o gene IgF2 não é, portanto, 
transcrito. 
• Com o CTFC ligado ao isolador no gene materno, não há expressão genica. 
No gene Igf2 paterno há a metilação do isolador (imprinting), logo, as 
proteínas CTCF não conseguem se ligar, havendo normalmente a ativação 
do promotor. 
 
4 – Splicing Alternativo 
• É a produção de RNAs diferentes a partir de um mesmo gene por splicing 
do mesmo transcrito, processado de maneiras diferentes. 
• Emendar o transcrito primário (RNA recém sintetizado) de diferentes 
maneiras e assim, fazer diferentes cadeias polipeptídicas a partir de um 
mesmo gene. 
• Manutenção de alguns íntrons e exclusão de alguns éxons. 
• Uma proteína específica pode mascarar uma região, impedindo que o 
splisossomo leia alguns éxons, ou, passe a ler alguns íntrons. 
• Mesma sequência de DNA é capaz de produzir várias sequencias diferentes. 
5 – Micro RNAs 
• Regulam a expressão gênica pelo BLOQUEIO da tradução do RNAm 
selecionado. 
• miRNAs pareiam-se com o RNAms específicos e regulam sua estabilidade e 
tradução. 
• Complexo de silenciamento induzido por RNA: RISC (procura pelos RNAms-
alvo pela busca de sequências nucleotídicas complementares. 
• Os miRNAs promovem o contato de nucleases destrutivas com RNAms 
específicos. 
6 – Regulação da atividade de proteínas já sintetizadas 
• Proteínas não se acumulam, são rapidamente degradadas por proteólise. 
• Ativação pela ligação de um ligante. 
• Ativação por fosforilação (fosfatases e quinase). 
• Adição de uma segunda subunidade ativadora. 
• Exposição do domínio de ativação pela fosforilação de uma proteína 
inibitória. 
• Estimulação da entrada no núcleo que irá causar a remoção da proteína 
inibitória. 
• Liberação de uma proteína regulatória. 
 
7 – Ilhas CpG 
• As sequências CG que permaneceram estão desigualmente distribuídas no 
genoma. 
• Com algumas exceções importantes, essas ilhas parecem permanecer não-
metiladas em todos os tipos celulares. 
• Elas frequentemente circundam os promotores dos chamados genes 
housekeeping - aqueles genes que codificam para muitas proteínas 
essenciais para a viabilidade celular e que são expressas na maioria das 
células.