resumo Regulação da expressão gênica em eucariotos

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Regulação da expressão gênica em eucariotos – Genética I 
 
 
@bomdialaura 
Regulação da expressão 
gênica em eucariotos 
• A regulação gênica consiste em regular o processo da 
síntese (momento e taxa) de um transcrito (RNA); 
• A regulação gênica ocorre em muitos níveis, controlando-
se: 
֍ A transcrição do DNA em RNA; 
֍ A tradução do RNA em proteína; 
֍ No nível do mRNA (por alterações na recomposição 
ou estabilidade do mRNA); 
֍ E após a tradução (por modificação das proteínas); 
• Duas categorias gerais: 
֍ Regulação gênica transcricional; 
֍ Regulação gênica pós-transcricional; 
• Mecanismo fundamental: sinais moleculares 
externos/internos → proteínas regulatórias → ligação a 
regiões adjacentes aos genes → modulação da taxa de 
transcrição (atividade da RNA polimerase); 
Diferenças fundamentais nos mecanismos subjacentes e na 
maquinaria 
Procariotos Eucariotos 
• Proteínas ativadoras ou 
repressoras únicas; 
• Organização em 
operons; 
• Atividade de fatores 
sítio-específicos; 
• O DNA bacteriano não 
tem nucleossomos; 
• A maioria dos genes 
não é encontrada em 
operons; 
• Muitos “interruptores” 
separados por gene, e 
as sequências 
reguladoras desses 
interruptores quase 
sempre estão situados 
longe dos promotores; 
• O acesso aos 
promotores gênicos 
eucarióticos é restrito 
pela cromatina; 
• Genomas maiores; 
• Regulação é mais 
complexa e requer 
mais tipos de proteínas 
reguladoras e de 
interações com regiões 
reguladoras adjacentes 
do DNA; 
• O DNA eucariótico é 
compactado em 
nucleossomos, 
formando cromatina; 
• A estrutura da 
cromatina é dinâmica e 
é um ingrediente 
essencial na regulação 
gênica; 
• Nucleossomos estão 
posicionados de modo 
a bloquear o promotor; 
• A estrutura da 
cromatina tem de ser 
mudada para ativar a 
transcrição eucariótica; 
• A estrutura da 
cromatina ao redor de 
genes ativados ou 
reprimidos é estável e 
herdada pelas células 
filhas; 
 
• Eucariotos: 
֍ RNA polimerase II é muito maior e mais complexa; 
o Deve sintetizar RNA e coordenar os eventos únicos 
de processamento especial em eucariotos; 
֍ Os eucariotos multicelulares podem ter até 25.000 
genes; 
֍ Os padrões de expressão eucariótica podem ser 
extraordinariamente complexos; 
֍ A regulação gênica eucariótica deve ser capaz de: 
o Garantir que a expressão da maioria dos genes no 
genoma esteja desligada em algum momento, 
embora ativada em um subgrupo de genes; 
o Gerar milhares de padrões de expressão gênica; 
Regulação da expressão gênica em eucariotos – Genética I 
 
 
@bomdialaura 
Diversidade de padrões de expressão 
• A maquinaria necessária para gerar tantos padrões de 
transcrição gênica in vivo tem muitos componentes, 
incluindo tanto proteínas reguladoras, quanto sequências 
reguladoras de ação cis; 
• Dois grupos: 
1- O grande complexo de RNA polimerase II e os 
fatores gerais de transcrição; 
o Proteínas que interagem com elementos 
proximais do promotor, perto do promotor 
de um gene; 
 
2- Fatores de transcrição que se ligam em sequências 
reguladoras de ação cis no DNA → acentuadores; 
o Distantes dos promotores gênicos; 
 
As proteínas reguladoras apresentam um ou mais dos 
seguintes domínios funcionais 
• Domínio que reconhece uma sequência reguladora no 
DNA (o sítio de ligação da proteína do DNA); 
• Domínio que interage com uma ou mais proteínas do 
aparelho de transcrição (RNA polimerase ou uma proteína 
associada à RNA polimerase); 
• Domínio que interage com as proteínas ligadas a 
sequências reguladoras vizinhas no DNA de tal modo que 
atuam cooperativamente para regular a transcrição; 
• Domínio que influencia na condensação da cromatina, seja 
direta ou indiretamente; 
• Domínio que atua como um sensor de condições 
fisiológicas dentro da célula; 
Acentuadores 
• Acentuadores: são sequencias reguladoras com sítios de 
ligação que são necessários para a ativação gênica in vivo; 
• Sequências de ativação antecedentes (UAS): são 
acentuadores antecedentes aos genes que regulam; 
• Ex: Gal4 regula vários genes pelas sequências de ativação 
antecedentes aos genes; 
 
Domínios de ativação 
• Um distinto proteína Gal4 → domínio de ativação → é 
necessário para a atividade reguladora; 
• A proteína Gal4 tem domínios de ligação e ativação 
separáveis; 
• Dois domínios: 
1- Um para a ligação ao DNA; 
2- Outro para ativação da transcrição; 
 
Ativadores recrutam a maquinaria transcricional 
 
• Dois mecanismos importantes: 
1- Os ativadores interagem com subunidades dos 
complexos proteicos e atuam no início da transcrição; 
2- Os ativadores recrutam proteínas que modificam a 
estrutura da cromatina, permitindo que a RNA 
polimerase II e outras proteínas tenham acesso ao 
DNA; 
• Complexo mediador: um grande complexo de várias 
proteínas que interagem diretamente com a RNA 
polimerase II para recrutá-la para os promotores gênicos; 
Regulação da expressão gênica em eucariotos – Genética I 
 
 
@bomdialaura 
֍ Coativador: uma proteína ou complexo proteico que 
facilita a ativação gênica por um fator de transcrição; 
֍ Em si, não é parte da maquinária de transcrição nem 
é uma proteína de ligação do DNA; 
Efeito da organização do DNA genômico nos eucariotos 
• A unidade básica da cromatina é o nucleossomo; 
• Os genes eucarióticos estão inacessíveis e “desligados”, a 
menos que ativados; 
• Herança epigenética: a herança de estados da cromatina 
de uma geração celular para a seguinte; 
• Cromatina dinâmica → remodelagem da cromatina; 
 
֍ A cromatina pode ser dinâmica; 
֍ Os nucleossomos são estão em posições 
necessariamente fixas no cromossomo; 
֍ O octâmero de histonas desliza em resposta à 
atividade de remodelagem da cromatina; 
֍ A remodelagem da cromatina muda a densidade do 
nucleossomo ou a posição, e é parte integrante da 
regulação gênica eucariótica; 
Histonas e remodelagem da cromatina 
 
• Histonas: as proteínas mais conservadas na natureza; 
• Pontas aminoterminais → caudas de histonas; 
• Código de histonas: 
֍ A modificação covalente das caudas de histonas é 
chamada de código de histonas; 
֍ Para o código de histonas, a informação é 
armazenada nos padrões de modificação de histonas, 
e não na sequência de nucleotídeos; 
 
Acetilação / Desacetilação 
 
• Altera a interação dos nucleossomos com o DNA e o 
octâmero de histonas; 
• Altera a interação entre os nucleossomos adjacentes; 
• Influencia a ligação das proteínas reguladoras ao DNA; 
Herança epigenética 
• Herança das modificações de histonas e estrutura da 
cromatina; 
 
• Metilação do DNA: outra marca que influencia a estrutura 
da cromatina; 
Sítios de ligação em acentuadores / complexo 
acentuassomo 
 
Regulação da expressão gênica em eucariotos – Genética I 
 
 
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• Um acentuador pode catalisar a formação de um 
acentuassomo (enhanceosome); 
• Efeito sinérgico: ligação desses fatores a sítios que estão 
separados pela distância correta leva a um efeito 
amplificado, ou superaditivo, no sentido de ativar a 
transcrição; 
Isoladores de bloqueio de acentuador