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Biologia AP
Curso: Biologia AP > Unidade 4
Lição 5: Regulação da expressão gênica e especialização celular- DNA e regulação da cromatina
- Regulação de transcrição
- Especialização celular (diferenciação)
- RNA não codificante (ncRNA)
- Operons e regulação de genes em bactérias
- Regulação gênica em bactérias
- Operon Lac
- O operon lac
- Operon TRP
- Operon trp
- Visão geral: Regulação gênica em eucariontes
- Fatores de transcrição
- Regulação da expressão gênica e especialização celular
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Regulação de transcrição
Versão original criada por Tracy Kim Kovach.
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RKA21MC - Alô, alô, moçada!
Tudo bem com vocês? Você já parou para pensar sobre o que faz uma célula que está localizada dentro do seu nariz, responsável por identificar cheiros, como o
delicioso cheiro de uma fatia de pizza, agir de forma diferente de
uma célula lá no seu intestino, que é responsável por absorver os
nutrientes que essa fatia de pizza possui? Pense comigo: ambas as células
têm exatamente o mesmo DNA, logo a diferença na função dessas
células não se deve esse fato. A resposta dessa pergunta está
na expressão genética do DNA, de quais genes são
transcritos e quais não são, e de que maneira ocorre a regulação
dessa transição em cada tipo celular. Hoje nós veremos um pouco sobre
o processo de regulação transcricional. Observe esse gene que
inventei aqui agora. Aqui está região três linha,
e aqui a cinco linha, ou seja, no sentido antissenso. Aqui temos as sequências
chamadas de promotora, e esta outra sequência
chamada de operadora. A região operadora é a região onde
um fator de transcrição é ligado, e a região promotora é a sequência de DNA para o qual
a RNA polimerase se liga para iniciar a transcrição. Nos organismos procariontes, temos o que são
chamados de fatores gerais de transcrição, que são a classe de proteínas que se ligam a locais
específicos o DNA para ativar a transcrição. Fatores gerais de transcrição,
mais RNA polimerase, e mais um outro complexo de proteínas
chamado complexo mediador de proteínas constituem o aparato
transcricional básico que posiciona a RNA polimerase logo no início de
uma sequência de codificação de proteína, ou gene, e então libera a polimerase para transcrever o
RNA mensageiro desse molde de DNA. Agora, há outro tipo de proteína capaz de se ligar ao DNA e
promover o aumento da expressão, chamada de ativadores, e esses ativadores aumentam a interação
entre RNA polimerase e um promotor particular, encorajando a expressão do gene, e os ativadores podem fazer isso aumentando a
atração de RNA polimerase para o promotor por meio de interações com
subunidades de RNA polimerase, ou indiretamente,
alterando a estrutura do DNA. Um exemplo de ativador é a proteína ativadora catabólica,
ou abreviada como CAP, que ativa a transcrição do operon lac em bactérias,
o organismo procarionte E. Coli. No caso do operon lac, o monofosfato
de adenosina cíclico, ou abreviado como AMPC, é produzido na ausência de glicose
e na presença de lactose, logo, precisa de energia. O AMPC se liga à
proteína ativadora catabólica, ou CAP, o que causa uma mudança de conformação que
permite que a proteína CAP se ligue a um sítio de DNA localizado ao lado do promotor. Assim, a RNA polimerase é recrutada para transcrever os
genes que metabolizarão a lactose e a glicose, fornecendo energia. Os enhancers, ou intensificadores, são sequências de DNA que aumentam a afinidade da
maquinaria de transcrição por um certo promotor. Essas sequências podem estar localizadas acima,
ou abaixo ou dentro de um gene a ser transcrito, e podem também estar distantes muitos milhares
de pares de base deste, e em qualquer das fitas. Acredita-se que as proteínas que se ligam aos
enhancers causem uma curvatura no DNA e permitam acesso mais fácil das proteínas da maquinaria
de transcrição a um determinado promotor Vamos ver esse esqueminha aqui para ilustrar
melhor o que eu quero que você entenda. Aqui está a ação de um intensificador, mudando a conformação do DNA de maneira que
o acesso às regiões fique mais fácil para transcrição. Aqui você ainda tem a sequência promotora, o operador,
a sequência do gene e a sequência intensificadora. Veja que agora está
mais fácil de acessar. A RNA polimerase e os fatores de transcrição
são recrutados para que se inicie a transcrição. Legal, não é? Agora vamos
falar sobre os repressores. Repressores são proteínas que se ligam ao
operador, impedindo a expressão do gene por não deixar a região
acessível à RNA polimerase. Agora, se o indutor, que é uma molécula que
induz a expressão de um gene, está presente, então ele pode interagir com a proteína repressora
de tal forma que faz com que o repressor saia, liberando a região para que a
RNA polimerase possa transcrever o gene. Um exemplo de proteína repressora é a
proteína repressora associada com o operon lac, o que impede a transcrição de genes
usados no metabolismo de lactose, a menos que a lactose, que é a molécula indutora, esteja
presente como uma fonte alternativa de energia. Outro conceito importante que precisamos
aprender hoje é sobre os silenciadores, que são regiões do DNA que estão ligadas por
proteínas repressoras a fim de silenciar a expressão gênica. Esse mecanismo é muito semelhante aos de sequências
repressoras de que falamos agora há pouco. Da mesma maneira, uma região silenciada
não será transcrita pela RNA polimerase, pois é impedida a sua
ligação à região promotora. Agora, vejamos algumas diferenças entre procariontes e
eucariontes quando se trata de regulação transcricional. Em procariontes, a regulação da transcrição depende
muito de como está o meio externo desse organismo. Logo, procariotos precisam responder rapidamente,
já que o ambiente externo está em constante mudança, como, por exemplo, quanto à presença, quantidade
e tipo de nutrientes disponíveis no ambiente. Essas condições e exemplos que dei determinarão
quais genes serão expressos e de que maneira, quais ativadores, quais repressores e, mais raramente,
quais intensificadores atuarão. Em eucariotos, a regulação da transcrição
tende a ser um pouco mais complexa, envolvendo a interação de
vários fatores de transcrição, permitindo uma resposta
bem mais sofisticada. Outro aspecto importante é que eucariotos
possuem o núcleo e o envoltório nuclear, o que impede a transcrição
e, em seguida, a tradução. A transcrição de um gene acontece no núcleo
e a tradução ocorre no citoplasma, logo, mais mecanismos de controle
são necessários nos eucariotos. Em procariotos, no entanto, por
não haver um envoltório nuclear, o processo de transcrição e tradução
ocorrem de forma simultânea. Espero que tenham gostado e se interessado
um pouco mais sobre esse assunto tão fascinante! Bons estudos e
até a próxima aula!