Genes e Controle da Expressão Gênica: Módulo 02 - Genética Molecular

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Departamento de Medicina Veterinária Disciplina Genética Animal Profa Maria Coeli Gomes Reis Lage Genes e Controle da Expressão Gênica Módulo 02 Genética Molecular Objetivos 1 Ser capaz de redefinir o conceito clássico de gene 2 Conhecer os principais elementos da estrutura de um gene funcional 3 Conceituar regulação da expressão gênica 4 Conhecer as etapas da regulação da expressão gênica em eucariotos 5 Compreender o processo de transcricao genica em eucariotos 6 Reconhecer os diferentes tipos de RNA produzidos na transcricao suas funcoes celulares e seus processamentos 7 Entender como o processo de traducao acontece em eucariotos 8 Compreender como os genes eucarioticos são regulados nos diferentes níveis Objetivos Roteiro 1 Introdução 2 Regulação da expressão gênica 3 Gene Conceito Estrutura funcional 4 Etapas da regulação da expressão gênica Alterações na estrutura da cromatina Transcrição particularidades processamento de RNA tipos de RNA Tradução 1 Introdução Como a informação biológica de um gene se torna disponível para ser utilizada pela célula Pelo processo de expressão gênica 1 Regulação da expressão gênica Mecanismos e sistemas que controlam a expressão dos genes Fonte Klug W S et al 2011 1 Introdução Genes perpetuam a informação genética por meio da replicação do DNA Transcrição e tradução mecanismos utilizados pelas células para EXPRESSAR a informação biológica contida no GENES Vídeo Do DNA a proteína httpsyoutubegG7uCskUOrA 1 Introdução Vídeo Do DNA a proteína httpsyoutubegG7uCskUOrA httpsyoutubedRBgmZ8Iozc Como a informação genética produz proteínasfenótipos Fonte Klug W S et al 2011 Transcrição e tradução dos genes 1 2 GENE conceito Gene unidade funcional que controla a síntese de um produto final o qual pode ser uma molécula de RNA ou um polipeptídio proteína Fonte PIMENTEL M M G et al 2013 httplearngeneticsutaheducontentbasicsgeneanatomy instruções para a construção de proteínas apenas parte dos nucleotídeos de um gene codificam para a própria proteína outras partes do gene fornecem informações adicionais sequências que controlam quando onde e quantidade de proteína a ser produzida 2 GENE conceito 2 GENE estrutura funcional I Promotor II Éxon III Íntron IV Unidade de tanscrição V Sítio de início de transcrição VI Sítio de término de transcrição Fonte PIMENTEL M M G et al 2013 2 Estrutura clássica de um gene destacando o promotor a sequência efetivamente transcrita e o finalizador Fonte PIMENTEL M M G et al 2013 Promotor Sequências de DNA consenso conservadas entre as espécies Região que RNA polimerase se ligará para iniciar a transcrição 2 Estrutura clássica de um gene destacando o promotor a sequência efetivamente transcrita e o finalizador Fonte PIMENTEL M M G et al 2013 ÉXON Segmento de DNA que esta representado no mRNA maduro e que participara como molde na síntese proteica 3 Estrutura clássica de um gene destacando o promotor a sequência efetivamente transcrita e o finalizador Fonte PIMENTEL M M G et al 2013 ÍNTRON Segmento de DNA que e transcrito mas posteriormente removido do mRNA gerado e que não servira de molde na síntese proteica 3 Estrutura clássica de um gene destacando o promotor a sequência efetivamente transcrita e o finalizador Fonte PIMENTEL M M G et al 2013 UNIDADE DE TRANSCRIÇÃO Segmento de DNA que e transcrito em uma molécula primária de RNA e suas regiões reguladoras 3 Estrutura clássica de um gene destacando o promotor a sequência efetivamente transcrita e o finalizador Fonte PIMENTEL M M G et al 2013 Sítios de início e término de transcrição sequências de DNA que delimitam o início e término da transcrição 4 Etapas da regulação da expressão gênica 41 Alterações na estrutura da cromatina remodelagem 42 Transcrição Fatores de transcrição Proteínas ativadoras transcricionais Processamento e degradação de RNA Ação de RNAi 43 Tradução Fatores de iniciação e alongamento Modificações pós traducionais das proteínas Fonte PIERCE BA 2016 4 Etapas da regulação da expressão gênica 41 Alterações na estrutura da cromatina remodelagem Fonte PIERCE BA 2016 Os complexos de remodelagem da cromatina reposicionam os nucleossomos permitindo que os fatores de transcrição e a RNA polimerase se liguem aos promotores e iniciem a transcrição 41 Alterações na estrutura da cromatina remodelagem por meio de regulação epigenética modificações químicas nas caudas das histonas e metilação do DNA compactaçãodescompactação da cromatina cromatina mais ou menos acessível à transcrição Processo de síntese de RNA a partir de um molde de DNA sequência de nucleotídeos Visão Geral da Transcrição em Eucariotos Fonte PIMENTEL M M G et al 2013 4 Etapas da regulação da expressão gênica 42 Transcrição Fatores de transcrição Proteínas ativadoras transcricionais Processamento e degradação de RNA Ação de RNAi Animações Biology Eighth Edition Raven Chapter 15 Genes and How They Work mRNA Synthesis Transcription httphigheredmheducationcomsites9834092339studentview0chapter15mrnasynthesistranscriptionhtml httphigheredmheducationcomsitesdlfree0072835125126997animation20html 42 Transcrição Direção da transcrição a partir da extremidade 3 do molde de DNA genes podem ser transcritos em direções diferentes e usando diferentes filamentos do DNA como molde Fita molde Fita molde Fita molde Transcrição particularidades Tipos de RNA snRNAs pequenos RNAs nucleares processamento do prémRNA snoRNAs pequenos RNAs nucleolares processamento do prérRNA scRNAs pequenos RNAs citoplasmáticos liga o ribossomo ao RE Síntese de proteínas de secreção tmRNAs RNA mensageiro de transferência degradação de proteínas sem stop códon Mensageiro Funcionais Processamento do prémRNA O prémRNA sofre uma série de modificações para ser traduzido Cap5 Cauda Poli A Retirada dos íntrons splicing Processamento do prémRNA Animações Biology Eighth Edition Raven Chapter 15 Genes and How They Work Processing of Gene Information Prokaryotes vs Eukaryotes httphigheredmheducationcomsites9834092339 studentview0chapter15processingofgeneinfo rmationprokaryotesvseukaryoteshtml Biology Eighth Edition Raven Chapter 15 Genes and How They Work RNA Splicing httphigheredmheducationcomsites9834092339studentvie w0chapter15rnasplicinghtml Recomposição alternativa um gene pode codificar várias proteínas Splicing de éxons recomposição Remoção de íntrons e recomposição dos éxons do prémRNA Acontece no núcleo Recomposição alternativa um gene pode codificar várias proteínas Importância Um gene pode codificar a informação para mais de uma proteína EX genoma humano 21000 genes 70000 proteínas proteoma Variabilidade genética MUTAÇÕES podem ser consequência de defeitos de recomposição do RNA Recomposição alternativa um gene pode codificar várias proteínas Pequenos RNAs Como regulam a expressão gênica 1 Participando do processamento do mRNA 2 Associandose a proteínas para o transporte de mRNA 3 Ativando a degradação do mRNA 4 Inibindo a tradução 5 Mudanças na estrutura da cromatina Fonte Pierce B A 2016 Da transcrição para tradução 4 Etapas da regulação da expressão gênica 43 TRADUÇÃO Como a sequência de DNA determina a sequência de proteínas Existe um código 43 TRADUÇÃO Pesquisadores descobriram que a combinação de 3 bases códon especifica cada aminoácido 4 x 4 x 4 64 Código Genético Redundância um aminoácido é codificado por diferentes códons e pode ser inserido por diferentes tRNAs Código genético particularidades O código genético não é superposto Código genético particularidades 1Iniciação 2 Alongamento 3Término Etapas da tradução Animação httphigheredmheducationcomsites983 4092339studentview0chapter15protein synthesishtml Tradução Proteínas podem se ligar aos mRNAs e inibir a ligação dos ribossomos A taxa de estabilidade e degradação do mRNA influencia na quantidade de proteína que será produzida Muitas proteínas são modificadas após a tradução por acetilação acréscimo de grupo fosfato carboxil metil aos aminoácidos Regulação gênica durante a tradução e fase subsequente Enovelamento protéico ativação da proteína Modificações póstraducionais A expressão gênica pode ser controlada em múltiplos níveis Fonte PIERCE BA 2016 Concluindo BIBLIOGRAFIA BÁSICA GRIFFITHS A J F MILLER SUZUKI DJ J H LEWONTIN R C GELBART WM Introdução à Genética 11ª ed Rio de Janeiro Editora Guanabara 2016 Capítulo 12 Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos PIERCE Benjamin A Genética essencial conceitos e conexões Rio de Janeiro Guanabara Koogan c2016 xv 505 p Capítulo 17 Controle da Expressão Gênica nos Eucariotos PIMENTEL MG GALLO CM SANTOSREBOUÇAS CB Genética Essencial Rio de Janeiro RJ Guanabara Koogan c2013 2013 296p Capítulo 02 Genes e Controle da Expressão Gênica