Expressão gênica

A expressão gênica é o processo pelo qual a informação hereditária em um gene, a seqüência de pares de bases de DNA, é transformada em um produto genético funcional, tal como proteínas ou RNA. A idéia básica é que o DNA é transcrito em RNA, que é então traduzido em proteínas. As proteínas fazem muitas das estruturas e todas as enzimas de uma célula ou organismo.

Várias etapas no processo de expressão gênica podem ser moduladas (sintonizadas). Isto inclui tanto a transcrição como as traduções , e o estado final dobrado de uma proteína. A regulação gênica liga e desliga os genes, e assim controla a diferenciação celular, e a morfogênese. A regulação gênica também pode servir como base para a mudança evolutiva: o controle do momento, localização e quantidade de expressão gênica pode ter um efeito profundo sobre o desenvolvimento do organismo.

A expressão de um gene pode variar muito em diferentes tecidos. Isto é chamado pleiotropismo, um fenômeno generalizado na genética.

Diagrama mostrando em que estágios da expressão do caminho DNA-mRNA-proteína podem ser controlados
Diagrama mostrando em que estágios da expressão do caminho DNA-mRNA-proteína podem ser controlados

Epigenética

Em biologia, epigenética é o estudo das mudanças herdadas no fenótipo (aparência) ou expressão gênica causada por outros mecanismos que não as mudanças na seqüência de DNA subjacente.

Essas mudanças podem permanecer através de divisões celulares pelo resto da vida do indivíduo e também podem durar por várias gerações. Entretanto, não há nenhuma mudança na seqüência de DNA subjacente do organismo. Em vez disso, fatores não genéticos fazem com que os genes do organismo se comportem (se expressem) de forma diferente.

O melhor exemplo de mudanças epigenéticas na biologia eukaryote é o processo de diferenciação celular. Durante a morfogênese, as células-tronco totipotentes tornam-se as várias linhas celulares do embrião, que por sua vez se tornam células totalmente diferenciadas. Em outras palavras, um único óvulo fertilizado - o zigoto - se divide e se desenvolve. As células filhas se transformam nos muitos tipos de células do embrião maduro. Estes incluem neurônios, células musculares, epitélio, vasos sanguíneos e assim por diante. Isto acontece ativando alguns genes enquanto se inibem outros.

As mudanças epigenéticas são de longo prazo e geralmente sobrevivem ao processo de divisão celular (mitose). As mudanças ocorrem na cromatina, que é uma combinação do DNA e das proteínas do histônio que o envolve no cromossomo. Os detalhes de como isto acontece ainda estão sendo trabalhados, mas é bastante certo que o embrulho do DNA e do histone é uma característica chave.

Regulamento Gene

Regulamentação para cima e para baixo

A regulamentação de aumento aumenta a expressão de um ou mais genes e como resultado, a(s) proteína(s) codificada(s) por esses genes. Down-regulation é um processo que resulta na diminuição da expressão de genes e proteínas.

Indução vs repressão

A regulamentação Gene pode ser resumida como:

  • Sistemas induzíveis: um sistema induzível está desligado, a menos que haja a presença de alguma molécula (chamada de indutor) que permita a expressão gênica.
  • Sistemas repressíveis: um sistema repressável está ligado, exceto na presença de alguma molécula (chamada de núcleopressor) que suprime a atividade gênica. Diz-se que a molécula reprime a expressão.

RNAs regulamentares

Há uma série de RNAs que regulam os genes, ou seja, eles regulam a taxa na qual os genes são transcritos ou traduzidos. A seguir, dois exemplos importantes

miRNA

Os Micro RNAs (miRNA) agem unindo uma enzima e bloqueando o mRNA (RNA do mensageiro), ou acelerando sua quebra. Isto é chamado de interferência do RNA.

siRNA

Pequenos RNAs interferentes (às vezes chamados de RNAs silenciosos) interferem na expressão de um gene específico. Eles são moléculas bastante pequenas (20/25 nucleotídeos) de dupla cadeia. Sua descoberta causou um aumento na pesquisa biomédica e no desenvolvimento de drogas.

A estrutura de um gene codificador de proteínas eucarióticas.
A estrutura de um gene codificador de proteínas eucarióticas.

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