Introdução à Genética
Desenho das listras | Integração dos estímulos das proteínas gap
CONCEITO-CHAVE A resposta dependente de concentração dos genes a estímulos graduados é
uma característica crucial da regulação gênica no embrião inicial de Drosophila. Os elementos
reguladores de ação cis que controlam respostas distintas contêm diferentes números e
arranjos de sítios de ligação de fatores de transcrição.
Desenho das listras | Integração dos estímulos das proteínas
gap
A expressão de cada gene de regra dos pares em sete listras é o primeiro sinal da organização periódica do embrião e do futuro animal. Como os referidos padrões periódicos são gerados a partir de uma informação aperiódica anterior? Antes da análise molecular da regulação dos genes de regra dos pares, foram apresentados diversos modelos para explicar a formação das listras. Cada uma dessas ideias visualizava todas as sete listras como produtos idênticos em resposta a estímulos idênticos. Entretanto, o modo real pelo qual os padrões de alguns genes de regra dos pares importantes são codificados e gerados é uma listra por vez. A solução para o mistério da geração das listras destaca um dos conceitos mais importantes a respeito do controle espacial da regulação gênica nos animais em desenvolvimento; a saber, os elementos reguladores de ação cis distintos de genes individuais são controlados independentemente.
FIGURA 13.14 Os loci toolkit (tais como hunchback, conforme descrito no texto) com frequência contêm múltiplos elementos reguladores de ação cis independentes que controlam a expressão gênica em diferentes locais, em diferentes ocasiões durante o desenvolvimento ou em ambos (p. ex., A, B, C, aqui). Esses elementos são identificados por sua capacidade, quando posicionados em cis em um gene repórter e inseridos de volta em um genoma hospedeiro, de controlar o padrão, a ocasião ou o nível ou todos os três, da expressão do gene repórter. Nesse exemplo, cada elemento direciona um padrão diferente de expressão gênica em um embrião de mosca. A maior parte dos genes repórter codifica enzimas ou proteínas fluorescentes que podem ser facilmente visualizadas.
A descoberta-chave foi de que cada uma das sete listras que compõem os
padrões de expressão dos genes de regra dos pares even-skipped e hairy é controlada independentemente. Considere a segunda listra expressa pelo
gene even-skipped (Figura 13.15 A). Essa listra está localizada dentro da região ampla de expressão de hunchback e nas bordas das regiões de
expressão de duas outras proteínas gap, Giant e Krüppel (Figura 13.15 B). Portanto, dentro da área da futura listra, haverá grandes quantidades de proteínas Hunchback e pequenas quantidades de proteínas Giant e Krüppel. Também haverá uma determinada concentração da proteína Bicoid de efeito materno. Nenhuma outra listra no embrião conterá essas proteínas nessas proporções. A formação da listra 2 é controlada por meio de um elemento regulador de ação cis específico, um acentuador, que contém um número de
sítios de ligação para essas quatro proteínas (Figura 13.15 C). A análise detalhada do elemento regulador de ação cis eve da listra 2 revelou que essa listra “simples” é controlada pela ligação desses quatro fatores de transcrição aperiodicamente distribuídos, incluindo uma proteína materna e três proteínas gap.
FIGURA 13.15 Regulação de uma listra de regra dos pares: controle combinatório de um elemento regulador de ação cis independente. A. A regulação do elemento regulador de ação cis eve da listra 2 controla a formação da segunda listra da expressão de eve no embrião inicial, apenas uma das sete listras de expressão de eve. B. A listra se forma nos domínios das proteínas Bicoid e Hunchback e na borda das proteínas gap Giant e Krüppel. Bcd e Hb são ativadores, Gt e Kr são repressores da listra. C. O elemento eve da listra 2 é apenas um de diversos elementos reguladores de ação cis do gene eve, cada um dos quais controlando diferentes partes da expressão de eve. O elemento eve da listra 2 engloba cerca de 1 a 1,7 kb upstream da unidade de transcrição de eve. D. No elemento eve da listra 2 existem diversos sítios de ligação para cada fator de transcrição (os repressores estão demonstrados acima do elemento e os ativadores, abaixo). A produção líquida dessa combinação de ativadores e repressores é a expressão da estreita faixa eve.