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Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos

Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos. Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva Instituto de Química- USP. Bibliografia: Genes VII - Benjamin Lewin Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha. Regulação da Expressão Gênica. Procariotos:

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Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos

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Presentation Transcript


  1. Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva Instituto de Química- USP Bibliografia: Genes VII - Benjamin Lewin Biologia Molecular Básica-Arnaldo Zaha

  2. 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

  3. Expressão Gênica em Eucariotos • Sinais que regulam a expressão gênica • Níveis da resposta • Mecanismos da resposta

  4. 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)

  5. 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

  6. 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

  7. Modelo para Transcrição na Presença de Nucleossomos

  8. Acetilação ou metilação da lisina ou fosforilação da serina reduz a carga líquida das histonas

  9. Acetilação/desacetilação de Histonas controlam a atividade da cromatina Cromatina Ativa é mais sensível ao tratamento com nucleases (ex: DNAseI)

  10. Sensibilidade da Cromatina ao tratamento com DNAse I

  11. Beta-globina embriônica beta-globina adulta Ovoalbumina 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

  12. 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

  13. 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

  14. Estrutura típica de um gene transcrito pela RNApol II Promotor Gene Enhancer

  15. Promotores de genes transcritos pela RNApol II Tata Binding Protein Complexo TFIID

  16. Promotores de genes transcritos pela RNApol III e I: A TBP também é componente dos complexos de iniciação de transcrição destes promotores

  17. Estrutura de Promotores da RNAPolII

  18. Estrutura do Promotor do Gene da Metalotioneína humana

  19. Transcrição Ativada Testículos Transcrição Inativada Tecido embriônico Gene histona H2B em ouriço do mar

  20. CoAtivador Complexo Basal Fator de Transcrição Ativador O complexo basal de transcrição sofre regulação de Fatores de Transcrição específicos

  21. Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição

  22. Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição

  23. Modos de Regulação da Atividade de um Fator de Transcrição

  24. Domínio de Ativação Domínio conector Domínio de ligação ao DNA Domínios dos Fatores de Transcrição

  25. Motivos Estruturais comuns em Fatores de Transcrição • Dedo de Zinco • Hélice-volta-Hélice • Zíper de Leucina

  26. Dedo de Zinco

  27. Especificidade dos receptores esteroídicos conferida por variações na sequência do dedo de zinco

  28. Regulação da expressão de genes por hormônios esteróides

  29. Hélice-volta-Hélice Exemplos: fator cro homeodomínios

  30. Zíper de Leucina Responsável pela formação de dímeros

  31. Gene doublesex (Dsx) de Drosophila: “pula” um exon Splicing Alternativo: Muito frequente na regulação de genes humanos Fêmea Macho Troponina T: Utiliza exons alternativos Musculo Liso Outros tecidos

  32. Determinação do sexo em Drosophila: regulação por splicing alternativo Macho Fêmea Dsx Dsx Bloqueio de diferenciação da fêmea Supressão dos genes masculinos Macho Fêmea

  33. RNApol III utiliza promotores acima e abaixo do início da transcrição

  34. RNApol III utiliza promotores acima e abaixo do início da transcrição

  35. Etapas da reação de utilização de promotores interno pela RNA polIII para transcrição do RNA 5S

  36. Transdução de sinais biológicos Agradecimentos: Profa. Dra. Aline Maria da Silva Instituto de Química- USP Bibliografia: Genes VII - Benjamin Lewin Lenhinger Principles of Biochemistry (3a. Ed.)

  37. Sinais biológicos Físicos: Luz Temperatura Osmolaridade Toque mecânico Químicos: Hormônios Neurotransmissores Fatores de crescimento Antígenos Odores

  38. Variedade de Sinais Biológicos Mecanismos de percepção e propagação destes sinais: Conservados, específicos e muito sensíveis

  39. Características dos sistemas de transdução de sinais Especificidade e Seletividade Amplificação do Sinal

  40. Características dos sistemas de transdução de sinais Dessensibilização/Adaptação Integração

  41. Transmissão da informação do exterior para o interior da célula

  42. Principais tipos de sistemas de transdução de sinais

  43. Canais Iônicos: Receptor de acetilcolina Ex: Despolarização e contração muscular

  44. Mensageiros secundários Exemplos: cAMP (AMP cíclico) cGMP (GMP cíclico) Cálcio (Ca2+) IP3 (Inositol trisfosfato) NO (óxido nítrico)

  45. Proteínas reguladas por Cálcio e calmodulina

  46. Transmissão do sinal através de receptores enzimáticos ou receptores acoplados a proteínas G Ativação de quinase Ativação de proteína G

  47. Cascata da MAPK (MAP quinase) ativada por dois tipos distintos de receptores

  48. Fosforilação reversível de proteínas: Principal modo de regulação na transdução de sinal

  49. Proteína quinase (PK) transfere fosfato do ATP para aminoácidos

  50. Receptor com atividade enzimática Dimerização e ativação da tirosina quinase e autofosforilação

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