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Nilce M. Martinez-RossiDepartamento de Genética
Genoma funcional: expressão gênica funcional:
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Temas que serão abordados:
Controle da expressão gênica em procariotos (modelos de indução e repressão).
Controle da expressão gênica em eucariotos.
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Objetivos da re(bactérias)gulação da expressão gênica
Ø O controle da expressão gênicaserve principalmente para permitirque as células se ajustem às mudançasnutricionais, ambientais e a presençade inibidores, de forma que o seucrescimento e divisão sejamotimizados.
Controle da expressão gênica em procariotos (bactérias): objetivos
DNA
DNA
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Objetivos da regulação da expressão gênicaControle da expressão gênica emeucariotos: objetivos
Ø Controlar um programa genéticofundamental para o desenvolvimentoembrionário e a diferenciação celular.
Ø Permitir respostas diferenciais ao estresse e a estímulos ambientais.
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Controle da Expressão Gênica em eucariotos
Ø Nos indivíduos superiores todas ascélulas tem a mesma composiçãogênica (com exceção das célulasgerminativas).
Ø O que faz com as células sediferenciem e tenham funçõesespecíficas nos diferentes órgãos etecidos?
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É a expressão diferencial dos genes
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Mesmos genes – diferente morfologia
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Expressão Gênica
• Enzimas constitutivas:• fazem parte da maquinaria básica da célula.
• Enzimas reguláveis: • Indutíveis• Repressíveis
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Como ocorre a regulação da expressão gênica??
Os primeiros estudos foram em bactérias
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E. coli usando lactose como fonte de carbono
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E. coli: operon lactose
Estes genes foram identificados através de mutantes
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Operon: Unidade de expressão gênica de regulação coordenada.
Exemplo: operon lactose
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Funcionamento do operon Lactose
P: promotor O: operador
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Diplóide parcial
Através de diploides parciais e mutantes revelou-se o funcionamento da proteína repressora
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Diplóide parcial
Oc: mutante constitutivo
Através de diploides parciais e mutantes revelou-se o funcionamento do sítio operador
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Lactose tem de ser degradada para ser usada quando não há glicose que é fonte de carbono preferencial.
Triptofano é um aminoácido importante para a síntese proteica. Mas o triptofano só é fabricado pela célula se não houver este aminoácido disponível.
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Repressão gênica
Carbono + Nitrogênio + sais min + Água
E. coli cresce
Se um aminoácido estiver disponível
Repressão coordenada das enzimas que
sintetizam este aa
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E. coli: Operon TriptofanoOperon do triptofano
Proteina repressora inativa + triptofano = repressor ativo
inativa
Proteina repressora ativa
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Resumo em procariotosØ Os procariotos usam várias estratégias
moleculares para regular a expressão de seus genes.
Ø Indução enzimática e repressão enzimática foram abordados.
Ø Estes mecanismos visam a sobrevivência do organismo produzindo somente enzimas necessárias para cada condição fisiológica.
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Controle da expressão em eucariotos
Fatores de transcrição: são proteinas
sintetizadas geralmente pelo próprio
organismo que se ligam a sequencias
específicas de DNA, na região promotora,
controlando o fluxo de informação gênica.
Controlam vários genes na mesma célula.
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Fator de Transcrição com estrutura de Dedos de zinco
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Fator de Transcrição com estrutura deHélice-alça-hélice
Proteínas hélice-volta-hélice usam uma das hélice para ligar na fenda maior do DNA.
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Fator de Transcrição com estrutura deZíper de leucina
Proteínas zíper de leucina formam dímeros em virtude da colocação periódica de uma leucina a
cada sete resíduos ao longo de uma α-hélice.
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Fator de transcrição interagindo com o DNA
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Papel do enhancer (acentuador)
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Papel do enhancer (ou acentuador)
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Mecanismos de expressão gênica envolve a estrutura da cromatina
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RNA antisense modulando a tradução
RNA antisense se liga ao mRNA impedindo a síntese de uma proteína específica.
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A regulação da expressão gênica
em eucariotos pode ocorrer em
vários estágios.
Muitos ncRNA estão envolvidos.
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Resumo em eucariotosØControle transcricional (promotores, enhancer, fatores
de transcrição).ØControle Pós-transcrição: processamento do RNA
(splicing)ØProcessamento alternativo de RNA de um mesmo gene
(splicing alternativo)ØEstrutura da cromatina (acetilação, metilação)ØAntisense modula a tradução.ØRegulação gênica envolvendo ncRNA
ØDescontrole da expressão gênica: pode gerar doenças como o cancer. Exemplo: genes que controlam a divisão celular são inativados.
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Bibliografia
Snustad & SimmonsFundamentos de Genética
Livro encontra-se online
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Identifique quais destes diplóides parciais produzem (+) ou nãoproduzem (-) b galactosidase em presença ou ausência de lactose.
Com Lactose Sem Lactose
i- P+ O+ Z+
_____________________
i+ P+ O+ Z+
i- P+ O+ Z+
_______________i+ P+ Oc Z+
i+ P+ Oc Z-______________________
i+ P+ O+ Z+
i- P+ Oc Z+
______________________
i+ P+ O+ Z-
_ i- P+ O+ Z+
_______________________
i+ P+ O+ Z-
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Questões1. Qual é composição química do
cromossomo bacteriano? E do plasmídio?2. Compare enzimas induzíveis e enzimas
repressíveis.3. Quais as características de cada sistema de
regulação gênica dos procariotos? Como o operon lac?
4. O que são e qual é o papel dos fatores de transcrição? Onde eles se ligam?
5. O que você entende por regulação antisense?