Regulação da expressão gênica

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REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÉNICA 
Aumentar ou diminuir → a quantidade de RNAm e 
proteína 
Os genes se expressam no RNAm e nas proteínas. 
Regular a expressão gênica é regular RNAm e proteínas. 
Isso determina várias funções do corpo. Se o controle 
estiver descontrolado vários problemas podem 
acontecer. 
Motivos para regular 
Devido ao custo, como assim custo? 
É muito custoso produzir uma proteína para célula, a 
utilização de substratos é muita alta. Assim, foram 
desenvolvidos mecanismos elaborados para controlar a 
escolha de proteínas que só são ativadas quando você 
precisa. Essa regulação acontece desde dos procariotos 
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. 
O homem pode fazer a regulação através dos seus 
conhecimentos. Através de interferência nesses 
processos abaixo. Por exemplo um paciente com câncer, 
você analisa as proteínas e consegue identificar o 
problema e realizar procedimentos que impeçam o 
crescimento desse câncer. 
A regulação ela tem vários pontos desde o controle da 
transcrição até o controle da atividade da proteína 
 
Regulação espacial: diferentes tipos de celulares em um 
mesmo organismo. Tem a ver com a função da célula, 
porque vai ser regulada no espaço em que exerce 
aquela função. Por exemplo hepatócito estar em um 
lugar, já o oligodendrócito estar em outro, então faz a 
regulação no espaço que a célula ocupa, que está 
associada diretamente com a função. 
Temporal: genes diferentes expressos em tempos 
diferentes em reposta a sinais biológicos ou estímulos 
ambientais. Baseada na necessidade momentânea, por 
exemplo a célula passou por uma radiação UV ou estar 
em uma temperatura elevada isso são estímulos 
ambientais e podem mudar a expressão gênica da célula. 
A célula recebeu estímulos biológicos como adrenalina, 
hormônios, acetilcolina, isso também pode mudar a 
expressão gênica da célula, o que vão ser expressos 
naquele momento são outros genes por conta dessa 
sinalização. 
Regulação da expressão gênica em eucariotos: 
• Transcrição e tradução separadas temporal e 
espacialmente. A transcrição acontece no núcleo 
e a tradução o citosol e uma acontecem depois 
do outro. 
• Eucariotos possuem proteínas regulatórias 
maiores e mais complexas do que procarioto 
• O acesso aos promotores é restrito pela 
estrutura da cromatina 
• Promotores de eucariotos são intrinsecamente 
inativos: Não ocorre início de transcrição na 
ausência de proteínas acessórias. 
Processos em que podem ocorrer a regulação 
 
- É importante lembrar que o DNA é compactado na 
estrutura de octâmero de histonas estando inativo, ou 
seja, não consegue fazer leitura quando o DNA estar 
nessa conformação. Para isso, precisa modificar as 
histonas e quando modifica essas proteínas pode permitir 
o remodelamento da cromatina fazendo com que ela se 
libere da estrutura que é o nucleossomo, onde há 
interação do DNA com a histona. Os mecanismos pelos 
os quais isso é feito são mecanismos de modificação 
covalente que são conhecidos como acetilação e 
metilação, existem até outros como mecanismo de 
fosforilação e ubiquitinação de histonas. Quando adiciona 
o grupamento acetil e o grupamento metil às estruturas 
das histonas acaba modificando a estrutura da cromatina. 
 
Nessa imagem mostra isso acontecendo. Tem as histonas 
acetiladas que quando sofreram a acetilação o material 
genético acaba sendo desenrolado da estrutura da 
proteína e essas partes que foram desenroladas elas são 
possíveis de serem transcritas. É por isso que diz que a 
cromatina aí vai estar ativa (eucromatina). Então, a RNA 
polimerase pode nessa situação pode transcrever alguns 
genes que estão nessas regiões livres. Veja bem, não é 
todo material genético que vai desenrolar da histona não, 
são só algumas regiões específicas onde tem os genes 
que precisam ser transcritos. 
De outro modo, tem as histonas desacetiladas, em que o 
material genético estar todo enrolado na estrutura da 
histona e a cromatina não pode ser lida, por isso ela é 
dita cromatina inativa (heterocromatina). 
Quem faz a acetilação de histona é uma enzima chamada 
histona-acetiltransferase é ela que transfere o radical 
acetil para a proteína histona. 
- Outra coisa que precisa acontecer é a montagem do 
complexo de pré-iniciação na estrutura promotora do 
gene. O promotor do gene é aquela região que estar 
antes do gene e que é importante para que tenha a 
ligação dos fatores de transcrição com a polimerase. 
Esses promotores são sequências consensuais de DNA 
onde proteínas especificas vão se ligar para promover o 
início da transcrição, a regulação do processo 
transcricional. 
Fatores de transcrição 
• Fundamentais em todos os promotores para 
que a transcrição seja iniciada; 
• São importantes no posicionamento correto da 
RNA polimerase II sobre os promotores 
• Atuam na separação das fitas de DNA 
• Liberação da RNA polimerase II da região 
promotora 
Montagem do complexo pré-transcricional tem uma 
região promotora TATA box que é reconhecida pela 
proteína TBP (proteina ligatora de TATA box) ela 
modifica a estrutura do DNA gerando uma curvatura. 
Essa ligação faz o recrutamento de outros fatores de 
transcrição, inclusive da polimerase. 
 
 
- Mecanismos de ativação da transcrição em 
eucariotos: 
A ativação é o aumento 
Os genes normalmente estão inativos para que eles se 
tornem ativos precisa de mecanismos de ativação. Essa 
ativação ocorre através de estruturas do material 
genético e de proteínas a que elas se ligam chamadas 
de acentuadores ou intensificadores (Enhancers). 
Os acentuadores são estruturas do DNA que vão regular 
positivamente o processo transcricional através da 
ligação dessas estruturas com proteínas que agora sim 
essas são moléculas funcionais e que podem aumentar a 
transcrição do gene. São proteínas que se ligam a 
regiões específicas do DNA que tem associação com a 
ativação da transcrição. 
- Mecanismos de repressão da transcrição: 
Vai basicamente diminuir a expressão do gene por meio 
de diferentes mecanismos, depende do gene e da região 
que quer inibir. 
• Interferem com a ligação da RNA polimerase II 
ao promotor 
• Interferem com a ligação de ativadores aos 
seus sítios específicos de ligação no DNA 
• Interferem com o complexo de transcrição 
envolvido no início da transcrição 
• Interagem e inibem ativadores de transcrição 
Tudo isso eles fazem por 3 mecanismos básicos 
↳ Ligação competitiva ao DNA → Os 
repressores podem competir com os ativadores. 
Os sítios de ligação tanto do ativador quanto do 
repressor são sítios que se sobrepõem, pois 
estão na mesma região, então o que se ligar 
primeiro ganha. 
↳ Superfície de ativação ocluída → Tanto o 
repressor quanto o ativador vão ter sítios 
diferentes de ligação, cada um se liga no seu 
sítio. O mecanismo se dar pela interação da 
proteína repressora com a proteína ativadora. A 
proteína repressora vai se ligar a superfície 
catalítica da proteína ativadora que é a sua 
cabeça que estava ativa, só que na outra parte 
há um bloqueio feito pela proteína repressora. 
Por conta disso ocorre a repressão do processo 
transcricional. 
↳ interação direta com fatores transcricionais → 
A proteína repressora pode se ligar diretamente 
aqueles fatores de transcrição impedindo a 
ligação deles com a proteína ativadora. A 
proteína ativadora ela consegue se ligar ao sitio 
de ativação, tem sua superfície catalítica 
desobstruída, mas ela não consegue conectar 
essa superfície catalítica as moléculas que elas 
ativam que são os fatores transcricionais. 
Se esse repressor conseguir executar essas atividades a 
transcrição vai ser bloqueada. 
 
- Regulação pelo ambiente: 
Existem mecanismose fatores ambientais que podem 
estar relacionados com a regulação do gene, um deles 
é a temperatura. Quando acontece um choque térmico, 
uma célula assim tem a capacidade de ativar a transcrição 
de genes específicos no seu genoma. 
 
- Regulação por fatores biológicos: 
Como os hormônios, por exemplo os hormônios 
esteroides que tem seu receptor dentro da célula e esse 
receptor dentro da célula vão até o núcleo, onde lá vão 
se ligar a elementos respondedores a hormônios que 
ficam no material genético. Depois disso acontece a 
transcrição e tradução. Logo, estimulam a regulação 
gênica. 
 
 
Repressão da transcrição em eucariotos 
acontecendo já no processo final - quando se 
liga moléculas ao RNAm e impede a sua ligação ao 
ribossomo, que é a principal organela responsável pela 
síntese de proteínas. O RNAm ao se ligar ao ribossomo 
ele é liberado para o meio e a síntese proteica é 
bloqueada. Isso acontece muito em eritrócitos para parar 
a síntese de hemoglobina. 
 
- Regulação mediada por pequenos RNAs 
São os micro RNAs ou os RNAs de interferência. Eles 
têm a capacidade de executar o mecanismo de 
regulação pós-transcricional que acontece depois que o 
RNA já estar pronto. Basicamente o que vai fazer é uma 
fita dupla no citosol, isso não pode existir. Então, tem o 
RNAm que saiu do citosol que vai se juntar ao ribossomo 
e fazer proteína, mas pode pegar um micro RNA e fazer 
com que eles se pareiem, para isso precisa reconhecer 
a sequência complementar do RNAm. Quando isso 
acontece, ou seja, quando forma uma sequência fita 
dupla no citosol vai induzir a destruição dela por um 
complexo de silenciamento enzimático que corta essas 
moléculas em pequenos fragmentos e as torna 
moléculas inutilizadas para o processo de tradução. 
Isso é terapia gênica, porque é terapia baseada em 
material genético. Esse processo pode ser induzido para 
tratar alguma patologia como câncer.