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Estudo dirigido 11 – Controle da expressão gênica
Como as moléculas efetoras atuam? Diferencie co-repressores e indutores.
R: O mecanismo de atuação das moléculas efetoras, consiste na ligação ao produto do gene regulador para que ele consiga se ligar ao gene, promovendo uma mudança conformacional, alterando a capacidade de se ligar na região do DNA, próxima ao promotor do gene que ele controla. Elas são importantes para controlar a atividade das proteínas reguladoras ativando ou inibindo-as.
Quando os efetores participam em conjunto com um ativador, são chamadas moléculas indutoras. Quando participam em conjunto com um repressor, são chamadas co-repressoras. 
Desenhe esquematicamente como o produto de um gene regulador negativo atua. Aponte a região no DNA em que se liga e como uma molécula efetora poderia atuar.
R: Durante a regulação negativa, o repressor está ligado ao operador na ausência ou presença da molécula efetora (co-repressor ou indutor). A molécula efetora pode provocar a dissociação ou associação do repressor para permitir ou inibir a transcrição. 
Desenhe o operon lac. Não desenhe o gene regulador. 
 
Quais os genes do operon Lac? Explique a função dos genes. 
R: Os 3 genes estruturais são: LacZ, LacY e LacA, que codificam, respectivamente, βGalactosidase, Permease e Transacetilase. Apresenta também o gene I, que codifica o repressor – gene regulador.
5) Explique o processo de atenuação. 
R: A atenuação funciona como um controle secundário que pode promover o término da transcrição, levando a terminação prematura do mRNA, levando à não transcrição do triptofano. Quando há presença de triptofano, ocorre um emparelhamento entre as regiões 1-2 e 3-4, e é codificada uma sequência que determina um stop códon. Quando há ausência de triptofano, as regiões 1 e 4 ficam com suas terminações livres e as regiões 2-3 são emparelhadas, de forma que a transcrição pode continuar ocorrendo. 
6) Explique como ocorre a regulação da expressão nos seguintes níveis: (1) nível da transcrição (elementos responsivos, fatores de transcrição), (2) processamento de mRNA (splicing alternativo), (3) estabilidade do mRNA, (4) pós-transcricional, (5) modificações pós traducionais, (6) modificações ao DNA (metilação do DNA, alteração de histonas). 
R: 1 – As regulações a nível de transcrição ocorrem a partir de proteínas que ativam ou reprimem a transcrição de um gene. Grupos de fatores de transcrição ligando locais chamados acentuadores e silenciadores, podem ativar ou desativar um gene em partes específicas. Elementos responsivos são sequências a que os fatores de transcrição se ligam e permitem responder a uma determinada situação, por exemplo, HRE (elementos responsivos a hormônios). A intensidade da resposta depende da quantidade de HRE presente. 
2 – Determinados transcritos podem receber a inserção, deleção ou modificação de nucleotídeos em sua sequência. A regulação do processo dependerá da presença ou ausência de enzimas responsáveis pela edição de um transcrito. Essas modificações são denominadas Splicings alternativos e permitem que enzimas possam remover diferentes composições dos íntrons, implicando em sequências de aminoácidos distintos, constituindo proteínas com funções distintas. 
3 – Os transcritos produzidos por determinados genes têm período de duração no citoplasma muito maior que alguns demais. Esse período de duração é denominado estabilidade do mRNA. O controle da estabilidade de um mRNA de um dado gene pode ser um importante mecanismo da regulação de sua expressão. Essa estabilização ocorre quando proteínas específicas se associam às extremidades “capacete” e “cauda PoliA” dos mRNAs, inibindo ou promovendo a ação de enzimas de degradação, podendo gerar estabilidade ou instabilidade. 
4 – As regulações pós transcricionais ocorrem a partir dos mecanismos siRNA e miRNA. A enzima dicer, quebra o DNA em pequenas moléculas que são incorporadas em partículas de ribonucleoproteínas. Um dos filamentos é desenrolado e degradado e em seguida, no outro filamento, ocorre uma associação de uma sequência silenciadora, denominada RISC, que tem como alvo o mRNA. Se o pareamento de bases for feito perfeitamente, o mRNA é clivado e degradado. Se o pareamento de bases for imperfeito, a tradução do mRNA é interrompida e a síntese de polipeptideos a partir do mRNA é reprimida.
5 – Consiste em alterações promovidas nas propriedades de proteínas através da clivagem proteolítica ou da adição de grupos modificadores (radicais, fosfato, açúcares, etc.) a um ou mais aminoácidos. Em muitas proteínas de eucariotos, a presença ou ausência de tais modificações pode definir o estado de atividade da proteína, sua localização celular, a taxa de degradação e a interação com outras proteínas. A regulação desses processos é realizada através da atividade de enzimas modificadoras que atuam sobre substratos específicos. 
6 – Alteração das histonas: Ocorre a remodelagem da cromatina, devido ao carregamento positivo das histonas, a partir de alterações como por exemplo a acetilação, que neutraliza a carga e diminui a afinidade da histona pelo DNA, acarretando no aumento da expressão gênica. 
Metilação do DNA: A metilação do DNA pode acarretar repressão da expressão de um determinado gene, de forma que ocorra a inativação dele, como por exemplo, o que ocorre com o cromossomo X em mamíferos. A metilação também pode estar relacionada com o Imprinting gênico.