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REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA EM PROCARIOTOS

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REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA EM PROCARIOTOS - PowerPoint PPT Presentation


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Universidade Federal de Pelotas Centro de Biotecnologia Biologia Molecular. REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA EM PROCARIOTOS. Regulação da expressão gênica. Mecanismos que regulam o processo de transcrição do DNA para sintetizar RNA e a tradução desses para gerar proteínas. Abordagens. Promotor.

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide2

Regulação da expressão gênica

Mecanismos que regulam o processo de transcrição do DNA para sintetizar RNA e a tradução desses para gerar proteínas

slide4

Promotor

Terminador

Região Codificadora

DNA

Ribossomo

RNA

PROTEÍNA

A estrutura de um gene de procarioto

Estrutura de um Gene

slide5

ESTRUTURA DE UM GENE DE EUCARIOTO

A estrutura de um gene de eucarioto

Promotor

Região Codificadora

Sítio de PoliA

DNA

Exon

hnRNA

AAAAAAAAAA

RNA

Intron

mRNA

AAAAAAAAAA

slide6

Promotor/operador

RegiõesCodificadoras

OPERON

Organizaçãona forma de operons

Terminador

RNA MENSAGEIRO

POLICISTRÔNICO

E. coli

slide7

Porque Regular?????

Qual o custo (em termos de energia e recursos) para fazer uma proteína?

Para uma proteína de tamanho médio (300 aminoácidos)?

- 1350 moléculas de ATP

- 1650 átomos de carbono

- 540 átomos de Nitrogênio

E. coli tem cerca de 4000 genes que codificam aproximadamente 2000 proteínas.

Imaginem o custo se todas essas proteína fossem produzidas ao mesmo tempo !

slide8

Quem, Quando e Quanto:

A síntese de proteínas requer grandes quantidades de energia assim, os procariotos desenvolveram mecanismos elaborados para controlar a escolha de quais proteínas são feitas em diferentes momentos, sob diferentes condições ambientais.

Isso é regulação Gênica

slide11

Regulação primária: RNA Polimerase

Genes constitutivos: interação promotor/RNA polimerase

Genes induzíveis: proteínas reguladoras afetam a transcrição pela RNA polimerase

slide13

RNA Polimerase

Fator  (sigma)

’

Core

Holoenzima

Especificidade de ligação da RNA polimerase nos diferentes promotores é dada pela interação com diferentes espécies de fatores sigma

slide14

BACTERIÓFAGO SPO1

Genes de expressão imediata

Genes de expressão intermediária

Genes de expressão tardia

28

33

34

RNA pol

Fator  a

Fator 

Fator 

se multiplica em

Bacillussubtilis

gp28

gp33/34

TRANSCRIÇÃO DOS GENES DE EXPRESSÃO TARDIA

slide15

Bacillussubtilis

CONTROLE DA ESPORULAÇÃO DO Bacillussubtilis

ESPORULAÇÃO

Seqüência de genes é expressa com a finalidade de formar o esporo

slide18

REGULAÇÃO NEGATIVA

Repressor ligado inibe a transcrição

Indução

indutor

REPRESSOR INATIVO

slide19

REGULAÇÃO NEGATIVA

Repressor ligado inibe a transcrição

Repressão

Co-repressor

REPRESSOR INATIVO

slide20

REGULAÇÃO NEGATIVA: a transcrição pode ser favorecida ou bloqueada, dependendo da ação da molécula sinal sobre a proteína repressora

slide21

REGULAÇÃO POSITIVA: a expressão está na dependência da presença das proteínas reguladoras ativadoras.

Os ativadores unem-se a sítios adjacentes ao promotor, aumentando a afinidade da RNA Polimerase por ele e favorecendo a transcrição

slide22

REGULAÇÃO POSITIVA

Ativador ligado facilita a transcrição

Indução

INDUTOR

ATIVADOR INATIVADO

slide23

REGULAÇÃO POSITIVA

Ativador ligado facilita a transcrição

Repressão

Co-repressor

ATIVADOR INATIVADO

slide24

SISTEMAS INDUZÍVEIS: expressão dos genes somente ocorre quando da presença de um indutor

SISTEMAS REPRIMÍVEIS: a expressão somente ocorre na ausência do co-repressor.

slide25

Operon lac

Regulação Gênica em E.coli

slide27

Estrutura do Operon lac

OperonLac: ~6000 bp

Metabolismo da lactose

slide28

Operonlac - Enzimas

A lactose induz a síntese de enzimas envolvidas no seu próprio metabolismo

slide29

PERMEASE

Enzimas

Transporta lactose

CITOPLASMA

PERIPLASMA

slide30

Enzimas

-Galactosidase

Clivagem da lactose

slide31

Ausência de lactose

Controlenegativo do Operonlac

Presença de lactose

slide32

Glicose

AMPc

Controle positivo do operon lac

CAP

Proteína ativadora de catabólito

slide33

Operonlac

PRESENÇA DE LACTOSE: inativar o repressor

AUSÊNCIA DE GLICOSE: aumentar a concentração de cAMP, permitir a ligação a CAP e assim, ao DNA

slide34

Operon trip

OperonTrip

Regulação Gênica em E.coli

slide35

Regulação do Operontrp

ter

trpR

trpE trpD trpC trpB trpA

P\O

Triptofano

+

Repressor

slide36

Regulação do Operontrp

  • Regulação por repressão
  • Regulação por atenuação
slide37

Regulação do operon do Triptofano

ATENUADOR: Controla a capacidade da RNA Polimerase em continuar o alongamento da transcrição além de determinados sítios

slide38

OPERON TRIPTOFANO

SEM CO-REPRESSOR

RNA polimerase

DNA

Transcrição

Repressor inativo

Transcrição

mRNA

Tradução

Tradução

mRNA

Proteína Repressora inativa

slide40

O CONTROLE DO OPERON DA ARABINOSE

GENE REGULADOR

SITIOS DE CONTROLE

GENES ESTRUTURAIS

ENZIMAS ENVOLVIDAS NO METABOLISMO DA ARABINOSE

RIBULOSE - QUINASE

ARABINOSE – ISOMERASE

RIBULOSE – 5 – FOSFATO - ISOMERASE

OPERON BAD

slide41

O CONTROLE DO OPERON DA ARABINOSE

Ligação de AraC

Operador

AraC

Na presença de arabinose, a proteína AraC se liga a região araI; a proteína CAP, ligada a cAMP, se liga a um sítio adjacente à região araI;

TRANSCRIÇÃO DE araB, araA e araD

slide42

O CONTROLE DO OPERON DA ARABINOSE

Na ausência de arabinose, a proteína AraC se liga a ambas as regiões de araI earaOformando uma alça no DNA.

IMPEDE A TRANSCRIÇÃO DO OPERON

slide43

Os mecanismos de controle pós-transcricional

  • RNA anti-senso (RNAs reguladores)
  • Eficiência de ligação do ribossomo
slide44

RNA DsrA

Atuando em reguladores transcricionais

NEGATIVO

RBS

RBS

Controle por RNAs reguladores

HNS (proteina reguladora de transcrição)

POSITIVO

RpoS (fator sigma)

RBS

slide46

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 – meios uniformes)
  • Transcrição ocorre em compartimento distinto da tradução eliminando a possibilidade de acoplamento
slide48

Tipos de Sinais no Controle da Expressão

HORMÔNIOS

ESTERÓIDES: Complexo receptor-hormônio reconhece sequências específicas no núcleo das células.

PEPTÍDICOS: se liga a receptores de superfície da célula desencadeando uma cascata de sinalização

MUDANÇAS NUTRICIONAIS E AMBIENTAIS: Limitada

slide50

Regulação da Transcrição

Regulador TATA box

Iniciador +1

Promotores Proximais

Reforçadores (enhancers)

Fatores de transcrição: gerais e específicos

Ativadores (ligação DNA e ativação da transcrição) e Repressores

slide53

Motivos presentes em proteínas que se ligam ao DNA

Homeodomínio

Dedo de Zinco

Ligação com o DNA

Zíper de Leucina

Hélice-alça-hélice

Ativa a transcrição

Domínios de ativação

slide54

Complexos com múltiplos componentes

Reforçadores

+

Fatores de Transcrição

slide55

Regulação Pós-Transcricional

Splicing Alternativo

Diferenciação de neurônios

Mudanças nos padrões de splicing alternativo

Apoptose

slide56

Regulação em nível de Tradução

mRNAs que codificam ferritina e do mRNA do receptor de transferritina

Transporte, uso e armazenamento do ferro

Embriogênese

Reativação de mRNAsdormetes no oócito