Regulação de transcrição

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!