O controle da expressão genética
pode acontecer durante qualquer um dos passos do processo
desde o início da transcrição até
a modificação pós-traducional de uma proteína,
ou qualquer um dos passos no meio.
É a habilidade da célula em regular esses diferentes passos
que a torna uma máquina eficiente quase um ninja
por ser versátil e adaptável,
por isso ela gasta energia
para expressar somente proteínas necessárias no momento correto.
Ou podemos dizer que a célula é muito
preguiçosa e gasta o mínimo
necesssário de energia.
Vamos para o começo da expressão genética,
e vamos falar sobre regulação genética
relacionada com a regulação de DNA e cromatina.
Vamos falar sobre a estrutura do DNA.
O DNA fica armazenado na forma de cromatina,
também chamado de DNA super enovelado.
Cromatina é constituída de DNA,
proteínas histonas e não-histonas.
A unidade básica da cromatina
é chamada de nucleossomo, constituído
por 146 pares de base de DNA dupla fita
que fica enrolado sobre um cerne de oito histonas.
Existem quatro histonas diferentes
nesta estrutura que você deve conhecer.
São H2A, H2B, H3 e H4,
que é apenas o nome dado a elas.
As histonas podem ser modificadas por acetilação na sua cauda amino terminal
por uma enzima chamada
histona acetiltransferase,
podemos chamar apenas de HAT.
É uma modificação reversível,
que é controlada por outra enzima
que remove o grupo acetil,
que é chamada de histona deacetilase, ou HDAC.
A acetilação das histonas resulta
no desenovelamento da estrutura da cromatina
permitindo que fique acessível à maquinaria de transcrição
para a expressão de genes.
Por outro lado, a deacetilação das histonas,
resulta na condensação, ou compactação da estrutura da cromatina,
impedindo transcrição destes genes.
Quando essas modificações
que regulam a expressão gênica são herdadas,
nós chamamos de regulação epigenética.
Por isso, quando você pensa em expressão gênica e DNA
pode pensar que DNA
pode ter dois sabores
um altamente enovelado, com DNA transcricionalmente inativo,
também chamado de heterocromatina, e outro menos enovelado,
com DNA transcricionalmente ativo, chamado de eucromatina.
Gosto de imaginar que a heterocromatina
é muito densa e está hibernando, ambas heterocromatina
e hibernando começam com H,
igual aos ursos que ficam dormindo
em suas tocas durente o inverno,
já a eucromatina está esperando
com braços abertos,
para a maquinaria de transcrição para expressar seus genes.
Podemos ver com frequencia
a desacetilação de histona combinada com
outro tipo de mecanismo regulador de DNA,
que é a metilação do DNA,
que acontece em um processo chamado de silenciamento genético.
É um jeito mais permanente
de bloquear a transcrição de genes.
A metilação do DNA é a adição
de um grupo metil, que é um carbono com três hidrogênios,
na citosina, um dos nucleotídeos do DNA,
por uma enzima chamada de metiltransferase.
Isso ocorre normalmente,
em sequências ricas em citosinas, chamadas de ilhas CpG.
Não se esqueça que citosina pareia com g, guanina,
é por isso que se chamam ilhas CpG.
A metilação de DNA altera estavelmente
a expressão de genes,
e acontece no momento em que as células estão se dividindo e diferenciando
a partir de células-tronco embrionárias em tecidos específicos.
Assim, esse é um passo essencial para o desenvolvimento normal,
e está associado com outros processos,
como imprint genômico e inativação do cromossomo X,
que iremos discutir mais para frente.
A metilação de DNA aberrante
tem sido relacionada com carcinogênese,
ou desenvolvimento de cancer, por isso podemos ver como
a regulação correta da metilação do DNA
é um mecanismo regulatório crítico para nossas células.
A metilação do DNA pode afetar
a transcrição dos genes de duas maneiras.
Primeiro, a metilação do DNA pode
impedir fisicamente que a maquinaria
de transcrição se ligue no gene.
Segundo e provavelmente mais importante,
DNA metilado pode ligar-se em proteínas
chamadas de proteínas com domíno ligante de CpG metilado,
ou somente MBDs.
As proteínas MBDs podem por sua vez recrutar outras proteínas
até o locus, ou região específica no cromossomo,
alguns genes, tais como histonas deacetilases,
e outras proteínas remodeladoras de cromatina,
resultando na modificação das histonas,
formando heterocromatina inativada e condensada
que está basicamente silenciada trasncricionalmente.
[Traduzido por: Claudia Alves]