Introdução à expressão gênica

Dalila L. Zanette

Proteínas exercem as funções básicas

Proteínas:

- Estrutura dos organismos

- Enzimas que catalisam as reações bioquímicas

- Hormônios

O DNA codifica as diferentes proteínas

Nucleotídeo – unidade básica do DNA

Nucleotídeo : açúcar (desoxirribose) + base nitrogenada

Nucleotídeo: unidade básica de repetição na fita de DNA

Estrutura do DNA

Os nucleotídeos se ligam uns aos outros – ligação fosfodiéster

Estrutura do DNA :hélice dupla antiparalela

Estrutura do RNA

Pentose : ribose

No lugar da timina, uracila

RNA mensageiro

sintetizado no núcleo a partir do DNA

TRANSCRIÇÃO

Código genético

Seqüência de 3 nucleotídeos do DNA : códon

Codifica um aminoácido, unidade básica daestrutura das proteínas

A seqüência destes códons no DNA é copiada em RNAm

A seqüência dos aminoácidos dá origem a diferentes proteínas

Códons

Dogma central da biologia molecular

Dogma central da biologia molecular

Informação para síntese protéica

Conceito de gene

Um segmento de DNA que tem a informação necessáriapara a síntese de uma proteína

Composto por :

- regiões codificantes – éxons

- regiões não-codificantes - íntrons

Estrutura do gene

zoom

5` 3`

EXONS

INTRONS

Estrutura do gene

Síntese e acúmulo de diferentes RNAs e proteínas

Apenas em poucos casos ocorrem rearranjos(diversidade do sistema imunológico, por exemplo)

Organismos multicelulares

A seqüência do DNA não se altera

DIVERSIDADE CELULAR

1. Processos comuns a todas as células - proteínas em comum

2. Algumas proteínas são encontradas somente em células altamente especializadas

3. RNAs mensageiros - qualidade e quantidade

4. Há outras diferenças além do RNA

Ex. fatores pós-transcricionais

O que torna uma célula diferente da outra?

Três níveis de regulação

- Antes da transcrição

- Após a transcrição

- Mecanismos epigenéticos

Níveis de regulação

DNA RNA Proteína

Níveis de regulação

Antes da transcrição

AtivadoresRepressoresReforçadoresElementos isolantes

Regiões reguladoras e regiões promotoras

Ativadores – dois sítios

Forma mais simples

Ativadores:Atraem, posicionam emodificam os fatores de transcrição e a RNA pol II

Início da transcrição: ATIVADORES

Ativadores podem modificar a cromatina

Os fatores de transcriçãopodem não conseguir acessaro promotor

Organização em nucleossomos – acesso através de modificações na cromatina

HAT e complexos de remodelagem

Cromatina acetilada – ativa

Cromatina desacetilada - inativa

Repressão de grandes regiões - heterocromatina

Repressão local : várias maneiras

1. Competição pela ligação ao DNA

2. Mascarando a superfície de ativação

3. Interação direta com fatores de transcrição

4. Recrutamento de complexos de remodelagemde cromatina

5. Recrutamento de histona-desacetilases

Repressores

Controle pós-transcricional

SPLICING

retirada dos introns, ficam somente os exons

RNA mensageiro sem os introns

1 2 3 4

Processamento normal do RNA

Processamento normal do RNA

Capeamento

- Logo após a transcrição- Ligação efetiva de 7-metilguanosina ao primeiro nucleotídeo 5’ do

transcrito de RNA- FUNÇÕES:

. Proteger transcrito do ataque da exonuclease 5’→3’

. Facilitar transporte para citoplasma

. Facilitar encadeamento

. Papel no encaixe da subunidade 40S dos ribossomos no mRNA

Poliadenilação- Após o término da transcrição – clivagem terminal do RNA- Adição de cerca de 200 resíduos de adenilato (AMP), logo após a

clivagem do RNA- FUNÇÕES:

. Facilitar transporte para o citoplasma

. Estabilizar o RNAm

. Facilitar a tradução

Splicing alternativo

Combinações diferentes de exons – um gene, várias proteínas

Processamento do RNA

Conceito de gene

Sequência de DNAtranscrita como uma unidade que codifica um grupo de proteínas semelhantes (isoformas)

SplicingAlternativo

Sequência de DNAtranscrita como uma unidade que gera uma proteína

Tipos de splicing alternativo

Mecanismos para a criação de células especializadas

As diferenças dramáticas que existem entre os diferentes tipos celulares é produzida por diferenças na expressão gênica

Diversidade de genes

Diversidade de genes – genoma

Splicing alternativo – isoformas

Mutações que alteram a proteína formada

Estudos de expressão gênica

Conjunto de genes expressos vai dizer quais

as proteínas expressas que constituem um

tecido ou que caracterizam uma determinada

situação

Importância dos estudos de expressão gênica

Técnicas para análise da expressão gênica

PCR em tempo real

Microarrays

SAGE