Biologia Molecular: Controle da expressão gênica em procariontes e eucariontes
Oi biologuínhos, tudo bem? Hoje voltamos com mais um post de Biologia Molecular e teremos um conteúdo um pouco maior do que vocês estão acostumados. Então vai lá fazer sua pipoca, pega um suco e bora começar essa leitura.
Nosso post vai ser longo por um motivo básico: falaremos hoje sobre o controle da expressão gênica tanto em procariotos, quanto em eucariotos. Logo temos dois grupos com características distintas que devem ser tratadas com atenção. Bora começar?!
PROCARIONTES
• Existem enzimas que podem trabalhar em uma mesma rota ou apresentar características estruturais relacionadas: em ambos os casos os genes ficam dispostos lado a lado no cromossomo, configurando a estrutura gênica operon; • Os operons são encontrados também nos eucariotos em organelas como mitocôndria e cloroplasto; • Fatores externos influenciam nos genes;
Operon Composto por 3 elementos: promotor, operador e genes estruturais. O promotor é a região em que a RNA polimerase se liga, atuando como elemento de controle de expressão. Já o operador é a região que sofre a ação de proteínas regulatórias. Por fim, os genes estruturais são aqueles genes que se encontram em sequência e apresentam funções relacionadas.
Efetoras As moléculas efetoras podem atuar como indutores (se ligando à proteína repressora, promovendo a soltura da região operadora que estava sendo oprimida) ou como co-repressores (ativa a proteína repressora). Além disso, existem proteínas/genes ativadores que promovem a ligação de proteína regulatória (ativadora do DNA) e a ligação da subunidade σ na RNA polimerase para que a transcrição ocorra.
Operon-lac Quando há um ambiente com lactose temos duas situações possíveis: presença de lactose em um ambiente que já apresenta glicose e presença de lactose em um ambiente desprovido de glicose.
Se no ambiente há glicose, o operon-lac é reprimido: para a célula é extremamente mais fácil utilizar a glicose que já está disponível do que quebrar a lactose até atingir a molécula de glicose para que a célula consiga utilizar. Para que o operon-lac seja reprimido, um dos catabólitos da glicose se liga ao AMPcíclico que impede que essa molécula energética se ligue a outras moléculas e promova a quebra de lactose.
Porém, se no ambiente não há glicose, temos a ação de algumas enzimas que estão presentes em sequência. Mas antes disso, parte da lactose é convertida em alolactose que atua como efetora indutora (que já definimos anteriormente) do repressor. Há a produção da enzima permease que promove a entrada da lactose na célula. A transcetilase transfere Acetil-CoA para a enzima ß-galactosidase que vai promover a quebra da molécula de glicose.
Operon triptofano A regulação do operon triptofano ocorre por repressão: caso haja excesso do triptofano ele atua como co-repressor.
Controle da expressão gênica em nível de tradução Quando deseja-se que a tradução não seja realizada, a proteína repressora tradicional se liga ao RNA mensageiro e impede a tradução do mesmo.
Controle por RNA RNA anti-senso apresenta código contrário ao RNA senso e inibe a síntese proteíca.
EUCARIONTES
• Todas as células de eucariotos tem o mesmo material genético, o que promove a diferenciação das mesmas é a expressão gênica; • Existem sinais que podem atuar modificando a expressão gênica como os hormônios, mudanças nutricionais e mudanças ambientais;
Hormônios esteróides: constituição lipídica, atravessa a membrana; Receptor-hormônio -> Núcleo -> Reconhece sequência regulatória -> Ativa transcrição
Hormônios polipeptídicos: moléculas grandes, não entram na célula; Receptor na membrana -> Cascata de reações -> Expressão gênica
TRANSCRIÇÃO A região promotora sofre a ação de proteínas repressoras e ativadoras. Essas sequências são chamadas de “sequências cis” e as proteínas que atuam nessa sequência são chamadas de “fatores trans”. Para atuar, os fatores trans precisam de proteínas para se ligar ao DNA e promover o que se deseja. Essas proteínas são chamadas de fatores de transcrição: hélice-volta-hélice, zíper de leucina e dedo de zinco. Além disso, existem acentuadores que aumentam a afinidade da RNA polimerase com o promotor.
PROCESSAMENTO Momento em que ocorre corte dos íntrons (por enzimas e RNA pequeno nuclear) e união de éxons. Pode ocorrer splicing alternativo, ou seja, uma mesma sequência pode se recombinar e formar proteínas diferentes.
TRADUÇÃO Proteínas aceleradoras atraem ribossomos e promovem a tradução de forma mais rápida. Proteínas inibidoras desaceleram o processo de tradução.
PÓS-TRADUÇÃO Proteínas produzidas no processo de tradução devem ser ativadas (enzimas realizam essa ativação promovendo uma mudança estrutural na proteína).
Referência:
Aulas da Professora de Biologia Molecular da Universidade de Taubaté (UNITAU): Marisa Cardoso;