Transcricao 2

UNIDADES DE TRANSCRIO PROCARIOTOS X EUCARIOTOS

Adaptado de Lodish et al. (2000) Molecular Cell Biology, 4nd edition, Freeman and Company, New York. (Fig 9.1)

RNA RNA PolimerasePolimerase EucariEucariticatica

3 RNA 3 RNA polimerasespolimerases que podem ser diferenciadas pela sensibilidade que podem ser diferenciadas pela sensibilidade --amanitinaamanitina. Cada uma transcreve um tipo de RNA. . Cada uma transcreve um tipo de RNA.

Pouco sensvel~10%tRNA; rRNA 5S e pequenos RNAs nucleares

NucleoplasmaRNA pol III

Sensvel20-40%mRNAmRNANucleoplasmaRNA pol RNA pol IIII

Insensvel50-70%rRNANucloloRNA pol I

Sensibilidade Sensibilidade --amanitinaamanitina

Atividade Atividade RelativaRelativa

ProdutoProdutoLocalizaLocalizao o EnzimaEnzima

Viso geral de um gene eucariticotranscrito pela RNA Polimerase II

Adaptado de Lewin, B. (2000) Genes VII/Benjamin Lewin; trad. Henriue Ferreira ... [et al.]. - Porto Alegre: Artmed Editora, 2001.

A RNA Polimerase eucaritica possui mais de 10 subunidades


Adaptado de Nelson, D. and Cox, M., M. (2000). Lehninger Principles of Biochemistry, 3nd edition, Worth Publishers.

Sequncias comuns em Promotores reconhecidospela RNA Polimerase II de eucariotos

A A maioriamaioria dos dos promotorespromotores possuipossui a a sequnciasequncia TATA boxTATA box a a cercacerca de de 25 25 pbpb a a montantemontante do do sstiotio de de ininciocio dada transcritranscrioo ((geralmentegeralmente AA))

sequnciasequncia curtacurta, , bembem definidadefinida e com e com localizalocalizaoo relativamenterelativamente fixafixacom com respeitorespeito aoao sstiotio de de ininciocio dada transcritranscrioo; ;

encontradaencontrada nana grandegrande maioriamaioria dos dos promotorespromotores dos dos eucariotoseucariotos

PyPy22CCAAPyPy55


AlAlm do promotor bm do promotor bsico, os promotores sico, os promotores eucarieucaritiocostiocos contm ainda contm ainda elementos de seqelementos de seqncia que so reconhecidos por fatores de transcrincia que so reconhecidos por fatores de transcrio o que ativam ou reprimem a aque ativam ou reprimem a ao destes promotores. o destes promotores.

Estes elementos podem ser divididos em Estes elementos podem ser divididos em dois gruposdois grupos

-- Elementos proximais:Elementos proximais: encontrados logo acima (entre encontrados logo acima (entre --200 e 200 e --100pb) 100pb)

-- Elementos distais:Elementos distais: encontrados a grande distncia dos promotores (atencontrados a grande distncia dos promotores (at--50 50 kpbkpb) e podem ser localizados antes do promotor, ap) e podem ser localizados antes do promotor, aps o s o cistroncistron ou ou mesmo em mesmo em intronsintrons internos. internos.

TATA TATA boxbox o stio de interao da TBP (TATA binding protein) define o incio da transcrio na maioria dos genes dependentes da RNA polimerase II.

___________TT8282AA9797TT9393AA8585AA6363(T(T3737)A)A8888_____21 a 29 pb21 a 29 pb_____|AA5050___regio codante__TATA TATA boxbox +1+1

Todas as RNA Todas as RNA polimerasespolimerases tm em tm em comuncomun a a TBPTBP((TTATA ATA BBindinginding PProteinrotein) que serve de ) que serve de elemento guiaelemento guiapara os demais fatores gerais de transcripara os demais fatores gerais de transcrio. o.

TBP TBP ligaliga--se se aoao DNA DNA pelapela cavidadecavidade menormenor (virtualmente todas as protenasque se ligam ao DNA o fazem pela cavidade maior).

Forma Forma umauma celacela curvandocurvando o DNA: o TATA box o DNA: o TATA box curvadocurvado emem diredireoo cavidadecavidademaiormaior estaesta mudanmudanaa nana organizaorganizaoo espacialespacial do DNA do DNA pareceparece gerargerar umaumainterainteraoo maismais ntimantima entreentre osos demaisdemais FTsFTs e RNA e RNA PolPol II com o DNAII com o DNA

As RNAs Polimerases eucariticas so posicionadas em todos osPromotores por um fator que contm TBP


A TBP estA TBP est associada aos associada aos TAFTAF (TBP Associated Factor) que dependendo da polimerasepode ser TAFI, TAFII ou TAFIII.

Montagem do complexo de iniciao:entrada orquestrada de vrios fatores gerais de transcrifatores gerais de transcrio o (fatores basais da (fatores basais da transcritranscrio)o).

O complexo de TranscriO complexo de Transcrio o montado pela adimontado pela adio seqo seqencial de fatores basais. encial de fatores basais.

A transcrio a partir da RNA pol II depende ainda de fatores fatores especespecficosficos diversidade fenotdiversidade fenotpica pica encontrada nos diversos tipos encontrada nos diversos tipos celularescelulares.


ReconhecimentoReconhecimento de um de um promotorpromotor contendocontendoTATA box: TATA box: primeirasprimeiras etapasetapas

1) 1) LigaLigaoo de de TFIIDTFIID emem umauma regioregio queque se se estendeestende a a montantemontante do do TATA box; TATA box;

2) 2) TFIIDTFIID ( ( cercacerca de 800 de 800 kDakDa): ): TBP + TBP + TAFsTAFs (TAF(TAFIIII00);00);

3) 3) TFIIDsTFIIDs contendocontendo diferentesdiferentes TAFsTAFs podempodem reconhecerreconhecer diferentesdiferentespromotorespromotores algunsalguns TAFsTAFs soso tecidotecido--especespecficosficos; ;

4) Os 4) Os TAFTAFIIIIss podempodem ser ser encontradosencontrados emem outrosoutros complexoscomplexos: : remodelamentoremodelamento dada cromatinacromatina antes do antes do ininciocio dada transcritranscrioo; ;

5)5) TFIID TFIID ububquoquo masmas nono niconico

1- TFIID se liga ao promotor (core)

3- TFIIB se liga aocomplexo TFIID/TFIIAe recruta a pol II para

o promotor

2- TFIIA estabilizao complexo

TFIID/promotor

Watson, J.D et al (2008), Molecular Biology of the Gene, 6th edition, Pearson Benjamin Cummings

Aspectos gerais da iniciao da transcrio eucaritica (RNA PolII)

4- TFIIE e s depois TFIIH se ligam ao complexo polimerase/promotor

5- TFIIH participa de duas formas: -com sua atividade ATPsica desenrola a hlice do DNA (girase) - sua atividade de protena quinase fosforila o CTD


Elementos que regulam a Elementos que regulam a transcritranscrio pela RNA Polimerase IIo pela RNA Polimerase II

ElementosElementos queque agemagem emem ciscis

seqseqnciasncias regulatregulatriasrias

ElementosElementos queque agemagem emem trans trans

FatoresFatores de de transcritranscrioo queque se se

ligamligam aosaos elementoselementos ciscis

RNAsRNAs RegulatRegulatriosrios

Os promotores de metazoOs promotores de metazorios rios so mais complexosso mais complexos


PromotoresPromotoreseucarieucariticosticos dada RNA RNA

polpol II: II: grandegrandediversidadediversidade de de

sequnciassequncias curtascurtas

eficinciaeficincia e e regularegulaoo dadatranscritranscrioo


Ex: promotor de metalotionena: proteo contra metais pesados

Os promotores normalmente Os promotores normalmente respondem a mrespondem a mltiplos sinaisltiplos sinais

Diversidade de elementos que agem em cis elementos basais elementos regulatrios

Diversidade de fatores que agem em trans fatores da maquinaria basal natureza bimodular dos fatores de transcrio ativadores e repressores montagem sequencial e ordenada do complexo de

iniciao da transcrio

A transcrio pela RNA pol II normalmente modulada por FTsque ao se ligarem aos elementos proximais ou distais ativam ou mesmo silenciam o promotor.

Estes fatores so normalmente modulares ou seja, podem ser dissociados em domdomnios de liganios de ligao ao DNAo ao DNA (DBD: DNA Binding Domain) e domdomnios reguladores da transcrinios reguladores da transcrioo.

Fatores de transcriFatores de transcrioo


Reguladores globais da expresso gnicaReguladores globais da expresso gnicanatureza bimodular dos fatores de transcrio

Ativadores Ativadores bimodularesbimodularesDomDomnios de liganios de ligao ao DNAo ao DNADomDomnios de ativanios de ativaoo


Os Fatores de Os Fatores de TranscriTranscrio so o so proteprotenas modularesnas modulares

Os domOs domnios so nios so independentesindependentes

Papel do domPapel do domnio nio de ativade ativaoo

Explique o resultado da figura ao lado (a e b)

Adaptado de Lodish et al. (2000) Molecular Cell Biology, 4nd edition, Freeman and Company, New York.

Diagrma esquemtico ilustrando a estrutura modular de ativadores datranscrio de eucariotos. Gal4 e GCN4 so ativadores da transcrio emlevedura. GR o receptor de glicocorticide. SP1 liga-se a elementos ricos em G-C (G-C rich elements) no promotor de um grande nmero de genes de mamferos.

A maquinaria basal interage com A maquinaria basal interage com os vos vrios elementos ativadoresrios elementos ativadores

Os promotores do tipo II apresentam Os promotores do tipo II apresentam ininmeros elementos meros elementos regulatregulatriosrios que podem que podem ser tecido especser tecido especfico ou estfico ou estgio especgio especficofico

A transcrio do gene TTR(transthyretine) requer uma forte cooperatividadeentre fatores regulatriosdurante a montagem do complexo de iniciao.

Nos hepatcitos, a transcrio do gene TTR controlada por pelo menos 5 diferentes ativadores transcricionais especficos

Fatores de TranscriFatores de Transcrioo

ClassificaClassificao em famo em famliaslias

DomDomnios:nios: de ligade ligao ao DNAo ao DNA

de transde trans--ativaativao (o (ou repressoou represso))

de interade interao proteo protenana--proteprotenana

3 3 importantesimportantes famfamliaslias de de fatoresfatores de de transcritranscrioo soso descritasdescritasquantoquanto aoao tipotipo de de domdomnionio de de ligaligaoo aoao DNADNA

1) 1) HHlicelice--VoltaVolta--HHlicelice

2) 2) DedosDedos de de ZincoZinco

3) 3) LeucineLeucine Zipper Zipper

Ver nos slides disponibilizados no site de aulas as caractersticas gerais destas famlias de protenas como uma curiosidade

linfcito

Neurnio

RegulaRegulao Gnica em o Gnica em EucariotosEucariotos

Diferentes nDiferentes nveis de regulaveis de regulao da expresso o da expresso gnica em eucariotosgnica em eucariotos

Controle transcricional

Controle ps-transcricional

Controle do transporte do mRNA

Controle traducional

Controle ps-traducional

Remodelagem da cromatina

Controle da expresso acontece Controle da expresso acontece principalmente em nprincipalmente em nvel de vel de

transcritranscrioo

Acessibilidade cromatina

Iniciao da transcrio

Processamento do RNA

Traduo

Representao do core de Histonas de um nucleossomo

Alm das histonas, outras protenas fazem parte da cromatina

- HMGs (High MobilityGroup): tambm muito abundantes;

- Fatores de transcrio;- Protenas associadas

com a replicao

OrganizaOrganizao dos o dos nucleossomosnucleossomos

AcessibilidadeAcessibilidadeaos aos FTsFTs e RNA e RNA PolimerasePolimerase ????

O grau de condensaO grau de condensao da cromatina o da cromatina regulado regulado quimicamente quimicamente diversas modificadiversas modificaes ques qumicasmicas

AcetilaAcetilaoo:: aao geralmente relaxanteo geralmente relaxanteHistona Histona acetilacetil--transferasestransferases ((HATsHATs))Histona Histona desacetilasesdesacetilases ((HDACsHDACs))

MetilaMetilaoo: geralmente condensadora: geralmente condensadora

FosforilaFosforilaoo

Controlando a Acessibilidade da Controlando a Acessibilidade da cromatina aos cromatina aos FTsFTs e e RNA RNA PolimerasePolimerase

Nos organismos eucariticos a estrutura da cromatina tem papel crucial na regulao da expresso gnica.

O N-terminal das histonas projetado na superfcie do nucleossomo rico em resduos de aminocidos de LISINALISINA (carregados positivamente interao forte com o fosfato do DNA) podem ser modificados reversivelmente por acetilao, metilao e fosforilao.

As funes das modificaes das histonas por acetilao/desacetilao so as mais bem conhecidas Controle da expresso gnica durante a intrfase

Os ativadores e os repressores transcricionais regulam mudanas na estrutura da cromatina por acetilao/desacetilao do N-terminal das histonas alterao na acessibilidade da cromatina (ligao ao promotor) aos fatores gerais de transcrio

Estrutura de cromatina e expresso gnicaEstrutura de cromatina e expresso gnica


Ativadores direcionam alteraes locais na estrutura da cromatina

ativador recruta HATativador recruta remodelador de nucleossomo

promotor inacessvel dentro da cromatina

promotor acessvel

Adaptado de Lodish et al. (2000) Molecular Cell Biology, 4nd edition, Freeman and Company, New York.

Papel da desacetilao e hiperacetilao da cauda N-terminal de histonas no controle da transcrio em S. cerevisiae

FTs recrutam acetilases (histona acetilases - HATs) para o complexo de iniciao da transcrio protenas ativadoras (GCN4)

As desacetilases(HDACs) represso da expresso de genes protenas repressoras(UME6)

Controle da expresso acontece Controle da expresso acontece principalmente em nprincipalmente em nvel de vel de

transcritranscrioo Acessibilidade cromatina

Iniciao da transcrio Aparato basal de transcrio

fatores de transcrio gerais e RNA pol

Elementos de Resposta no DNA Promotor, Enhancer, Silencers, outras sequncias

Fatores de transcrio e protenas acessrias

Processamento do RNA

Estabilidade do transcrito

O promotor O promotor ss garante um ngarante um nvel basal de transcrivel basal de transcriooGenes constitutivosGenes constitutivos

Ativadores e repressores controlam o recrutamento Ativadores e repressores controlam o recrutamento diferencial do aparato basal de transcridiferencial do aparato basal de transcrioo

O complexo MediadorO complexo MediadorSuperfSuperfcies mcies mltiplas de interaltiplas de interaoo

Recrutamento dos fatores gerais Recrutamento dos fatores gerais de transcride transcrioo


Ativao da iniciao da transcrio em eucariotos

pelo recrutamento da maquinaria de transcrio


Montagem do complexo de pre-iniciao na presena do Mediador, modificadores e remodeladores de nucleossomos e ativadores transcricionais

Em adio aos fatores basais, ativadores recrutam outros complexos facilitao da montagem do complexo de pr-iniciao


Muito comuns em Muito comuns em procariotosprocariotos

Em Em eucariotoseucariotos, mais comumente por , mais comumente por remodelaremodelao da cromatinao da cromatina

Como no caso de ativadores, pode Como no caso de ativadores, pode haver resposta a um sinal molecular haver resposta a um sinal molecular (presen(presena ou ausncia de a ou ausncia de metabmetablitoslitos))

Diferentes modos de aDiferentes modos de ao de o de Repressores Repressores transcricionaistranscricionais


1) + glicose: Mig liga-se a um stio entre UASG e o promotor

2) Mig recruta o complexo repressor Tup13) Tup1 recruta desacetilase

Represso do gene Represso do gene gal1gal1 em levedurasem leveduras

Mig1 Repressor transcricional especfico (CreA, CreB outros organismos)Tup1 Repressor transcricional geral


Insuladoresbloqueiam a ativao por enhancers

c) O ativador pode ativar outro promotor

d) O promotor original pode ser ativado por outro enhancerajusante

Elementos importantes para a regulaElementos importantes para a regulao da transcrio da transcrio pela o pela RNA RNA PolimerasePolimerase II II

DiversidadeDiversidade de de elementoselementos de de sequnciasequncia ((elementoselementos emem ciscis) )

DiversidadeDiversidade de de FatoresFatores de de TranscriTranscrioo ((elementoselementos emem trans)trans)

ModulaModulaoo dada atividadeatividade dos dos FTsFTs ((diversosdiversos mecanismosmecanismos))

sntese protica do FT modificao covalente do FT interao de uma molcula ligante ao FT ligao do FT a um inibidor

Quem regula o regulador?Quem regula o regulador?

Quem regula o regulador?Quem regula o regulador?


A expresso de muitos genes responde a estmulos extra-celulares

Os hormnios esteridesentram nas clulas e seus receptores transitam entre o citoplasma (na forma livre) e o ncleo (na forma ligada)

Muitos promotores respondem a Muitos promotores respondem a estestmulos extramulos extra--celulares celulares

Alguns fatores de transcrio respondem a presena de hormnios como a corticides, tiroxina ou cido retinico

Estes receptores hormonais transitam entre o citoplasma (na forma livre) e o ncleo (forma ligada)

Hormnios esterides entram na clula

Estes fatores so relacionados Estes fatores so relacionados estruturalmente estruturalmente

Hormnios polipeptdicos no so internalizados e reconhecem receptores especficos na membrana citoplasmtica, desencadeando uma cascata de eventos que levam a mensagem ao ncleo

Outros estOutros estmulos sinalizam a partir do meio mulos sinalizam a partir do meio extracelular (Vias de extracelular (Vias de TransduTransduoo de Sinais)de Sinais)

Hormnios proticos NO entram na clula

Sinal ExternoSinal Externo Via Via TransduTransduoo de Sinal de Sinal AtivaAtivao de um fator de o de um fator de

TranscriTranscrio o TranporteTranportepara o npara o ncleocleo

AtivaAtivao da Transcrio da Transcrio o de genes alvo (em resposta de genes alvo (em resposta ao sinal extracelular)ao sinal extracelular)

RegulaRegulao da Expresso o da Expresso Gnica em resposta a um sinal Gnica em resposta a um sinal ambientalambiental

Fator de TranscriFator de Transcrio o NFNFBB

UTR (untranslated region) - regio 5 no traduzida

regio codante

CAP

AUG UAA5 3

Cauda poli-A

5UTR 3UTR

Aps a transcrio gerado o pr-mRNA

mRNA maduro

mRNA maduro

ncleo sntese e maturao do pr-mRNA

citoplasma mRNA maduro sntese de protenas

O processo de maturaO processo de maturao do o do prpr--mRNAmRNA

e os mecanismos de regulao deste processo: regulao do splicing

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