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Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos
Bibliografia:
Genes VII - Benjamin Lewin
Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha
Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva
Instituto de Química- USP
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Regulação da Expressão Gênica
Procariotos:
Resposta direta a variações nas condições nutricionais (genes ativados e reprimidos)
Transcrição pode ser acoplada com a tradução (simultânea)
Eucariotos multicelulares:
Limitação na resposta direta às variações nas condições nutricionais (células estão organizadas em tecidos e orgãos)
Transcrição ocorre em compartimento distinto da tradução eliminando a possibilidade de acoplamento
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Expressão Gênica em Eucariotos
Sinais que regulam a expressão gênica
Níveis da resposta
Mecanismos da resposta
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Exemplos de Sinais que Regulam a Expressão Gênica em
Eucariotos
Hormônios (ex: hormônios esteróides)
Fatores de Crescimento e de Diferenciação Celular
Contato célula-célula (adesão celular)
Alterações nutricionais (resposta é limitada!)
Alterações ambientais (ex: choque térmico)
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Níveis de Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos
Ativação da estrutura do gene (cromatina ativa)
Início da Transcrição
Processamento do Transcrito
Transporte do mRNA para o citoplasma
Estabilidade do mRNA
Tradução do mRNA
Processamento da Proteína
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Níveis de Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos
Ativação da estrutura do gene (cromatina ativa)
Início da Transcrição
Processamento do Transcrito
Transporte do mRNA para o citoplasma
Estabilidade do mRNA
Tradução do mRNA
Processamento da Proteína
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Modelo para Transcrição na Presença de Nucleossomos
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Acetilação ou metilação da lisina ou fosforilação da serina reduz a carga líquida das histonas
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Acetilação/desacetilação de Histonas controlam a atividade da cromatina
Cromatina Ativa é mais sensível ao tratamento com nucleases (ex: DNAseI)
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Sensibilidade da Cromatina ao tratamento com DNAse I
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Em eritrócitos de galinha o gene da beta-globina adulta é mais sensível a digestão com DNAse I enquanto o gene da beta-globina embriônica é menos sensível.
O gene da ovoalbumina é totalmente insensível ao tratamento: está inativo
Ovoalbumina
Beta-globina embriônica beta-globina adulta
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Desmetilação do DNA aparentemente está associada a ativação da cromatina
Estado de metilação do genes varia em diferentes tecidos e está correlacionado com a ativação da expressão
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Níveis de Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos
Ativação da estrutura do gene (cromatina ativa)
Início da Transcrição
Processamento do Transcrito
Transporte do mRNA para o citoplasma
Estabilidade do mRNA
Tradução do mRNA
Processamento da Proteína
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Estrutura típica de um gene transcrito pela RNApol II
PromotorEnhancer Gene
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Promotores de genes transcritos pela RNApol II
Tata Binding Protein
Complexo TFIID
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Promotores de genes transcritos pela RNApol III e I:
A TBP também é componente dos complexos de iniciação de transcrição destes promotores
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Estrutura de Promotores da RNAPolII
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Estrutura do Promotor do Gene da Metalotioneína humana
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Transcrição Ativada Testículos
Transcrição Inativada Tecido embriônico
Gene histona H2B em
ouriço do mar
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O complexo basal de transcrição sofre regulação de Fatores de Transcrição específicos
CoAtivador
Fator de Transcrição Ativador Complexo Basal
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Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição
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Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição
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Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição
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Domínios dos Fatores de Transcrição
Domínio de Ativação
Domínio conector
Domínio de ligação ao DNA
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Motivos Estruturais comuns em Fatores de Transcrição
Dedo de Zinco
Hélice-volta-Hélice
Zíper de Leucina
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Dedo de Zinco
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Especificidade dos receptores
esteroídicos conferida por variações na
sequência do dedo de zinco
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Regulação da expressão de
genes por hormônios esteróides
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Hélice-volta-Hélice
Exemplos:
fator cro
homeodomínios
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Zíper de Leucina
Responsável pela formação de dímeros
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Splicing Alternativo:
Muito frequente na regulação de genes humanos
Fêmea
Macho
Musculo Liso
Outros tecidos
Troponina T: Utiliza exons alternativos
Gene doublesex (Dsx) de Drosophila: “pula” um exon
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Determinação do sexo em Drosophila: regulação por splicing alternativo
FêmeaMacho
Dsx Dsx
Bloqueio de diferenciação da fêmea Supressão dos genes
masculinos
Macho Fêmea
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RNApol III utiliza promotores acima e abaixo do início da transcrição
![Page 34: Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos Bibliografia: Genes VII - Benjamin Lewin Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha Agradecimentos: Profa. Dra](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050804/552fc0f8497959413d8b60f6/html5/thumbnails/34.jpg)
RNApol III utiliza promotores acima e abaixo do início da transcrição
![Page 35: Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos Bibliografia: Genes VII - Benjamin Lewin Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha Agradecimentos: Profa. Dra](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050804/552fc0f8497959413d8b60f6/html5/thumbnails/35.jpg)
Etapas da reação de utilização de promotores interno pela RNA polIII para transcrição do RNA 5S
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Bibliografia:
Genes VII - Benjamin Lewin
Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)
Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva
Instituto de Química- USP
Transdução de sinais biológicos
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Sinais biológicos
Físicos: LuzTemperaturaOsmolaridadeToque mecânico
Químicos: HormôniosNeurotransmissoresFatores de crescimentoAntígenosOdores
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Variedade de Sinais Biológicos
Mecanismos de percepção e propagação destes sinais:
Conservados, específicos e muito sensíveis
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Especificidade e Seletividade
Amplificação do Sinal
Características dos sistemas de transdução de sinais
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Dessensibilização/Adaptação
Integração
Características dos sistemas de transdução de sinais
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Transmissão da informação do exterior para o interior da célula
![Page 42: Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos Bibliografia: Genes VII - Benjamin Lewin Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha Agradecimentos: Profa. Dra](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050804/552fc0f8497959413d8b60f6/html5/thumbnails/42.jpg)
Principais tipos de sistemas
de transdução de sinais
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Canais Iônicos: Receptor de acetilcolina
Ex: Despolarização e contração muscular
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Mensageiros secundários
Exemplos:
cAMP (AMP cíclico)cGMP (GMP cíclico)Cálcio (Ca2+)IP3 (Inositol trisfosfato)NO (óxido nítrico)
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Proteínas reguladas por Cálcio e calmodulina
![Page 46: Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos Bibliografia: Genes VII - Benjamin Lewin Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha Agradecimentos: Profa. Dra](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022050804/552fc0f8497959413d8b60f6/html5/thumbnails/46.jpg)
Transmissão do sinal através de receptores enzimáticos
ou receptores acoplados a proteínas G
Ativação de quinase Ativação de proteína G
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Cascata da MAPK (MAP quinase) ativada por dois tipos distintos de receptores
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Fosforilação reversível de proteínas: Principal modo de regulação na transdução de sinal
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Proteína quinase (PK) transfere fosfato do ATP para aminoácidos
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Receptor com atividade enzimática
Dimerização e ativação da tirosina quinase e autofosforilação
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Receptor de Insulina tem atividade de
tirosina-quinase que é estimulada pela
ligação da insulina e dimerização
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Ativação de uma cascata de quinases
Ligante + Receptor
Dimerização e Autofosforilação do Receptor
Interação com proteínas com domínio SH2
domínio SH2 reconhece tirosina fosforilada
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Regulação da
expressão gênica pela
insulina
Genes envolvidos no crescimento e
na divisão celular
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Cascata de transdução de sinal em resposta ao estímulo por EGF
(fator de crescimento epidérmico)
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Receptor ligado a proteína G
cAMP
Ativação da adenilato ciclase
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Troca GDP por GTP após estimulação do complexo pelo receptor
Dissociação da subunidade alfa ativada para estimular adenilato ciclase
Hidrólise do GTP pela atividade intrínsica de GTPase
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Receptor beta-adrenérgico
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Mensageiros secundários
Exemplos:
cAMP (AMP cíclico)cGMP (GMP cíclico)Cálcio (Ca2+)IP3 (Inositol trisfosfato)NO (óxido nítrico)
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Adenilato ciclase sintetiza AMP cíclico
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Proteína quinase dependente de AMP cíclico (PKA)
Inativa
Ativa
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Ativação do fator de transcrição CREB (cAMP response element binding protein)
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Regulação da expressão de
genes por hormônios esteróides
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