Regulação Transcricional

O primeiro e mais económico ponto em que uma célula controla um gene é a decisão de o transcrever, tomada por proteínas reguladoras que leem sinais e se ligam a sequências específicas de ADN para ligar ou desligar a transcrição.

Definition

A regulação transcricional é o controlo de se e com que frequência um gene é transcrito em ARN, conseguido em grande parte por proteínas reguladoras que se ligam a sequências específicas de ADN e modulam a atividade da ARN polimerase.

Scope

Este tópico abrange o operão bacteriano como o modelo clássico de transcrição induzível e repressível, os papéis dos repressores, ativadores e indutores, os promotores e intensificadores (enhancers) que recrutam a maquinaria de transcrição em eucariotas, os fatores de transcrição sequência-específicos e os seus domínios, e o controlo combinatório. Aborda a regulação ao nível da iniciação da transcrição; a regulação pelo ARN após a transcrição e pelo estado da cromatina são abordadas nos tópicos adjacentes.

Core questions

• Como o operão lac liga e desliga a expressão génica em resposta a nutrientes?
• Qual é a diferença entre um ativador e um repressor?
• Como os promotores e intensificadores recrutam e posicionam a maquinaria de transcrição em eucariotas?
• Como a ligação combinatória de fatores de transcrição gera padrões precisos de expressão?

Key concepts

• O operão: controlo induzível e repressível
• Repressores, ativadores e indutores
• Promotores e intensificadores
• Fatores de transcrição sequência-específicos
• Controlo combinatório da expressão

Mechanisms

As proteínas reguladoras reconhecem sequências específicas de ADN e bloqueiam ou promovem a ligação e progressão da ARN polimerase; em bactérias, um único repressor pode controlar um operão de genes co-transcritos em resposta a um sinal de pequena molécula, enquanto em eucariotas muitos fatores de transcrição atuam combinatoriamente através de intensificadores distantes que formam laços com o promotor para definir a taxa de transcrição.

Clinical relevance

O controlo transcricional determina a identidade celular, e a sua disrupção por fatores de transcrição mutados ou intensificadores sequestrados está subjacente a muitos cancros e distúrbios do desenvolvimento, enquanto os interruptores transcricionais engenheirados são ferramentas em investigação e terapias emergentes.

History

O estudo de Jacob e Monod de 1961 sobre o operão lac em Escherichia coli introduziu a ideia de que os genes são ativados por proteínas reguladoras que respondem ao ambiente; a posterior dissecação dos repressores de fagos por Ptashne detalhou como essas proteínas funcionam, e o estudo dos intensificadores eucarióticos estendeu o princípio ao controlo complexo do desenvolvimento.

Key figures

• François Jacob
• Jacques Monod
• Mark Ptashne

Seminal works

• jacobMonod1961

Frequently asked questions

O que é um operão?

Um operão é um aglomerado de genes em bactérias transcritos em conjunto a partir de um único promotor e controlados como uma unidade, permitindo à célula ligar ou desligar um conjunto inteiro de genes relacionados de uma só vez em resposta a um sinal.

Como os intensificadores atuam sobre os genes à distância?

Os intensificadores são sequências de ADN que se ligam a fatores de transcrição e influenciam o promotor de um gene mesmo quando distantes na sequência; o ADN forma laços para que as proteínas ligadas ao intensificador contactem a maquinaria de transcrição no promotor.