Introdução à Genética
12 Regulação da Expressão Gênica em Eucariotos
O RNA Xist (marcado por um corante rodamina vermelho) abrange uma das duas cópias do cromossomo X. A expressão de Xist levará à inativação do cromossomo. A imagem é de um experimento de hibridização fluorescente in situ (FISH) de RNA realizado em um cromossomo em metáfase obtido a partir de uma linhagem celular de fibroblasto feminino. (J. T. Lee et al., “Lessons from X-chromosome inactivation: long ncRNA as guides and tethers to the epigenome”, Genes Dev., 23 (16), 2009, 1831-1842, Fig. 2. © Cold Spring Harbor Laboratory Press. Fotografia de Jeannie Lee.)
TÓPICOS
12.1 Regulação da transcrição em eucariotos | Visão geral
12.2 Lições das leveduras | Sistema GAL
12.3 Cromatina dinâmica
12.4 Ativação de genes em um ambiente de cromatina
12.5 Inativação a longo prazo de genes em um ambiente de cromatina
12.6 Silenciamento gênero-específico de genes e cromossomos inteiros
12.7 Repressão gênica pós-transcricional pelos miRNA
RESULTADOS DE APRENDIZAGEM
Após ler este capítulo, você será capaz de:
• Comparar e contrastar os mecanismos moleculares da regulação gênica em eucariotos e em
bactérias
• Explicar como os eucariotos geram muitos padrões diferentes de expressão gênica com um
número limitado de proteínas reguladoras
• Discutir o envolvimento da cromatina na regulação gênica eucariótica
• Descrever o conceito de marcas epigenéticas e discutir como podem atuar no DNA e nas
proteínas
• Comparar e contrastar os papéis desempenhados por moléculas de RNA na repressão da
expressão gênica eucariótica.
A clonagem de Dolly, uma ovelha, foi relatada mundialmente em 1996 ( Figura 12.1 ). Dolly se desenvolveu a partir de núcleos somáticos adultos que haviam sido implantados dentro de ovócitos enucleados (ovócitos com os núcleos removidos). Mais recentemente, vacas, porcos, camundongos e outros mamíferos também foram clonados com a utilização de tecnologias semelhantes. A clonagem bem-sucedida de Dolly foi uma grande surpresa para a comunidade científica, tendo em vista que sabidamente a formação de gametas (espermatozoides e ovócitos) inclui modificações específicas do sexo nos respectivos genomas, que resultam em padrões de expressão gênica específicos do sexo. Dolly é um símbolo do quanto progredimos na compreensão dos aspectos da regulação gênica eucariótica, tais como o controle global da expressão gênica exemplificado pelo desenvolvimento dos gametas. Entretanto, para cada clone de sucesso, incluindo Dolly, existem muitos mais, talvez centenas de embriões, que falham em se desenvolver em progênie viável. A taxa de insucesso extremamente alta enfatiza o quanto ainda falta para a ser decifrado a respeito da regulação gênica eucariótica.
Neste capítulo, examinaremos a regulação gênica em eucariotos. De
muitos modos, a nossa observação da regulação gênica será um estudo de
contrastes. No Capítulo 11, você aprendeu como as atividades dos interruptores genéticos em bactérias com frequência eram reguladas por proteínas ativadoras ou repressoras únicas e como o controle de grupos de genes foi conquistado por meio de sua organização em óperons ou por meio da atividade de fatores específicos. As expectativas iniciais eram de que a expressão gênica eucariótica seria regulada por meios semelhantes. Em eucariotos, entretanto, a maior parte dos genes não é encontrada em óperons. Além disso, veremos que as proteínas e as sequências de DNA que participam na regulação gênica eucariótica são mais numerosas. Com frequência, muitas proteínas de ligação ao DNA atuam sobre um interruptor único, com muitos interruptores separados por gene, e as sequências reguladoras desses interruptores com frequência estão localizadas longe dos promotores. Mais uma diferença-chave entre as bactérias e os eucariotos é que o acesso aos promotores gênicos eucarióticos é restringido pela cromatina. A regulação gênica em eucariotos requer a atividade de grandes complexos proteicos que promovem ou restringem o acesso a promotores gênicos pela RNA polimerase. Este capítulo proporcionará um fundamento essencial para a compreensão da regulação espaço-temporal da expressão gênica que realiza a coreografia do processo de desenvolvimento descrito
no Capítulo 13.